哈勃30周岁生日
哈勃明亮深邃的大“眼睛”按照设计,哈勃太空望远镜有一颗直径达2.4米的硕大“眼睛”。这个主镜片对于地面的天文台来说尽管不算大,但它在大气层外的理论角分辨率将达到0.05弧秒,这至少是地面最大光学望远镜的十倍以上,当时地面最好的望远镜的角分辨率只有0.5~1.0弧秒。
通常,我们想看清楚遥远的物体需要满足三个条件:你眼睛要足够大;视力正常,不能近视;空气要好,有雾霾不行。
眼睛更大,进入眼球的光更多,视网膜对光线细节的收集能力就越强。对于望远镜来说,它的物镜直径越大,聚光能力就越强,望远镜收集光的能力与物镜的面积成正比,也就是与直径的平方成正比。在资金和技术都满足的前提下,天文学家们都倾向于打造更大口径的望远镜,就是这个道理。哈勃望远镜最开始的计划是制造一块直径3米的主反射镜,后来算算钱不够,最后决定把直径定为2.4米。
技术人员在检查哈勃主镜
单单眼睛大不行,人说“大眼无光”,你近视眼就什么都看不清楚。眼科医生管近视眼叫“屈光不正”,也就是说你要么是晶状体弯曲的角度不对,要么是眼球变形导致光线不能聚焦在视网膜上,所以你看远处物体都是模糊的,需要戴眼镜来矫正。很遗憾,哈勃望远镜也是这情况。
哈勃通过双反射镜聚集光线
哈勃为什么近视?哈勃望远镜是通过光反射来将遥远的星光汇聚于一点的。它有两面反射镜,其中主镜直径2.4米,它的中间有一个圆孔;主镜将光线反射到前方的副镜上,再经过二次反射,使光线穿过圆孔,聚焦到主镜后面的接收设备上。
哈勃望远镜的两个镜面都是双曲面的反射镜,其加工工艺非常复杂,精度要求极高。理论上,主反射镜的精度应该被控制在10纳米之内,也就是红光波长的1/65。一般情况下,位于地面的光学望远镜镜面抛光的精度要求是可见光波长的1/10,由于哈勃望远镜需要具备在太空观测宇宙中紫外波段光线的能力,因此它的精度也应该比地面上的望远镜高得多。
哈勃可探测的光谱范围很宽
镜片从1979年开始制造,康宁公司提供了玻璃毛坯,珀金埃尔默(Perkin-Elmer)公司专门定制了一套计算机控制的抛光设备用于打磨镜面。与此同时,柯达公司也参与竞标做同样的工作,NASA要求两家公司互相检查对方的质量(结果证明这样做是失败的)。珀金埃尔默公司干了三年,于1981年底完成了主镜面的打磨。