"观察地球上的星星就像试图观察湖底的鸟."-詹姆斯·奥多姆(1981990，哈勃项目经理)

1946年，普林斯顿大学天文学家莱蒙·斯皮策提出了第一个将光学望远镜放在模糊且扭曲的地球大气层上的具体计划。尽管其他人认为绕轨道运行的望远镜——斯皮策的报纸有标题“地外观测的巨大优势”，详细描述了将望远镜放入太空的科学优势。这是11年前第一颗人造地球卫星——普特尼克卫星发射的时候。

斯皮策坚持游说建造一架空望远镜，1962年，美国科学院最终建议开发一架地球轨道望远镜。美国航天局在1966年至1972年间发射了四个轨道观测站，其中只有两个在当时是成功的。1972年至1981年间，天文台的最后一次任务被称为哥白尼任务，该任务将一架直径为32英寸(80厘米)的紫外望远镜安装在太空的望远镜上。美国宇航局于1972年首次提出发射一架大型空望远镜(LST)，五年后，美国国会批准了该基金。

左:天文学家莱蒙·斯皮策。中国:OAO-3哥白尼卫星正在进行起飞前测试。右图:显示主要部件的LST/哈勃望远镜横截面。

不出所料，LST号包括一个直径为94英寸(2.4米)的主镜，1983年随着航天飞机的开发，主镜被送至0+号。LST预计工作15年，主要用于观察电磁波谱的可见光和紫外光部分。

1983年，管理层放弃了使用航天飞机将望远镜运回地球进行维护和重新发射的计划，而是决定让宇航员进行在轨维护和升级。同年，美国宇航局以埃德温·哈勃命名LST，并计划于1986年10月发射。然而，1986年1月的挑战者号事故使所有航天飞机停飞，将哈勃太空望远镜的发射推迟到1990年4月。

左:哈勃空望远镜早期框架结构。中国人:工程师们正在建造哈勃的主镜。右图:天文学家埃德温·哈勃

1990年4月24日，哈勃太空望远镜发射了STS-31任务，太空望远镜也是空。航天飞机飞到了380英里的轨道上，以确保望远镜尽可能地高出地球大气层，这对于航天飞机来说是一个特别高的高度。这台24，000磅的望远镜装在发现号航天飞机的有效载荷舱里，装有五个科学装置:广域和行星照相机(WF/个人电脑)、黑暗天体照相机(FOC)、戈达德高分辨率分光计(GHRS)、黑暗天体分光计(FOS)和高速光度计(HSP)。

发射任务的成员包括指挥官劳伦·施里弗、飞行员查尔斯·博尔登和任务专家布鲁斯·麦坎德斯、斯蒂芬·霍利和凯瑟琳·沙利文。进入轨道后，霍使用航天飞机的机械臂释放哈勃望远镜，小心地将它送出有效载荷舱，在确认望远镜的两个太阳能电池板和天线已经正确部署后，他释放了它，让它自由移动。万一在部署过程中出现错误，麦坎德斯和沙利文已经穿上了他们的t0+套装，准备好了t0+行走。结果，他们没有机会改正错误，因为他们在气闸室，在那里望远镜的释放过程看不到。

在接下来的三天里，航天飞机保持在距离望远镜50英里的地方，以防止出现需要他们修理或直接带回地球的问题。最初，没有这样的救援措施。

左:STS-31机组成员(从左到右):查尔斯·博尔登，史蒂文·霍利，罗兰·施赖弗，布鲁斯·麦克坎德里和凯瑟琳·沙利文。中:STS-31发射。右图:哈勃太空望远镜在STS-31任务中释放。

左边和中间:STS-31宇航员迈克·坎德里和沙利文也穿着宇航服行走。右图:来自WF/个人电脑的模糊图像，显示了应该作为单一光点出现的恒星。

在初始在轨激活和系统检查完成后，是时候开始备受期待的“第一炮”了。然而，原始图像让科学家们迷惑不解。图像中的星星不是聚焦的单个点，而是模糊和扭曲的。调查人员发现问题出在望远镜的主镜上:由于制造误差，它的边缘比原来的规格高出0.003毫米，导致了“球面像差”的光学问题。虽然这大大削弱了哈勃传回的图像的清晰度，但它仍然带来了一些优秀的图像。美国国家航空和宇宙航行局已经起草了一份计划来解决这个光学问题，而不需要修理主镜(事实上这是不可能完成的)。由于球面像差的程度是众所周知的，工程师们设计了一套镜子，宇航员将在计划的第一次维护任务中安装在哈勃望远镜上。

左图:1990年哈勃拍摄的土星。右图:木星在1991年被哈勃捕获。

STS-61航天飞机任务的成员负责修复哈勃望远镜有缺陷的光学系统，并更换意外振动的太阳能电池板。这是哈勃望远镜的第一次维护任务，于1993年12月完成。这次任务的成员包括指挥官理查德·柯维，飞行员肯斯·布韦特索克斯，任务专家凯瑟琳·桑顿，克劳德·尼科尔，杰弗里·霍夫曼，斯托里·马斯格雷夫和托马斯·埃塞克斯。

发射两天后，尼古拉抓起哈勃望远镜，将其固定在奋进号航天飞机的有效载荷舱中。在接下来的五天里，霍夫曼/马斯格雷夫和桑顿/埃塞克斯这两个Tais 空行走团队，轮流在空之前行走五个Tais 空并最终完成了维护任务。太空望远镜光轴补偿校正光学系统(COSTAR)取代了高速光度计(HSP)的原始位置，牺牲了一个设备来使望远镜发挥其全部潜力。他们用升级后的WF/个人电脑-2(第二代广域和行星照相机)取代了原来的WF/个人电脑(广域和行星照相机)，并用更强的刚性取代了新的太阳能电池板，以消除不必要的振动。接下来的一个月，哈勃的新图像显示，维护工作恢复了望远镜的预期功能，并为天文学家提供了一个独特的观察平台。

左:STS-61机组人员(前排，从左至右)、肯尼斯·博齐克斯、凯瑟琳·桑顿、故事·马斯格雷夫和克劳德·尼科尔；(从左到右，从左到右)理查德·柯维，杰弗里·霍夫曼和托马斯·阿克斯。中:桑顿和阿克斯安装了科斯塔恢复哈勃望远镜的光学功能。右图:霍夫曼和马斯格雷夫安装了WF/PC-2仪器。

左图:哈勃也是STS-61发射前的0+望远镜。右图:第一次维护任务前后的M100银河核图像显示光学质量有所提高。

左图:1995年哈勃拍摄的猫眼星云NGC 6543。中间:1995年哈勃在火星上的图像。右图:1996年哈勃拍摄的埃塔·卡琳娜。

哈勃的第二次维护任务是在1997年2月完成的。在航天飞机的STS-82任务中，STS-82机组人员包括飞行员肯尼斯·鲍索斯·斯科特·霍洛维茨和任务专家约瑟夫·坦纳·斯蒂芬·霍利和格雷戈里·哈博马克·李和史蒂夫·史密斯。穿梭机臂操作员霍利与哈勃搏斗。史密斯)/李和坦纳)/哈博的两个Tais 空步行团队在接下来的五天里交替进行了五次Tais 空步行。他们用Tais 空望远镜成像光谱仪(STIS)取代了GHRS仪器，用近红外照相机和多目标光谱仪取代了FOS。固态版本也取代了科学数据磁带录音机，并修复了一些隔热材料。机组人员使用航天飞机的转向推进器将哈勃的轨道提升了近6英里。释放后，哈勃恢复了为天文学家提供前所未有的宇宙视角的任务。

左:STS-82机组人员(前排，从左到右)鲍尔索斯、霍利和斯科特·霍洛维茨；；(从左到右，从左到右)约瑟夫·坦纳、格雷戈里·哈珀、李屏宾和史蒂夫·史密斯。右图:当STS-82太空时，史密斯和李第一次在上面行走。

左:坦纳和哈伯走在第四个STS-82上，太空。右图:哈勃在STS-82期间释放。

左图:自1998年以来的哈勃4314雕像。中间:自1998年以来的黄貂鱼星云的哈勃雕像。右图:自1998年以来的哈勃海王星雕像。

由于三台望远镜的稳定陀螺仪出现故障，管理层将计划中的第三次哈勃维护任务分成了两次飞行。(在航天飞机发射前不久，第四架失败了。3A维护任务是在1999年12月发射的STS-103任务期间进行的。机组人员包括指挥官柯提斯·布朗、飞行员斯科特·凯利和任务专家斯蒂芬·史密斯。让·弗兰是克莱夫，约翰·格伦菲尔德·迈克尔·法尔和克劳德·尼科莱耶)。克莱沃伊用航天飞机的机械臂捕捉到了哈勃。它固定在有效载荷舱里。Smith/Grunsfeld和Foale/Nicollier的tai 空行走团队每隔几天就进行tai 空行走，以更换所有六个陀螺仪、精密制导传感器、计算机和隔热材料。克莱沃伊释放了翻新的望远镜以继续其科学使命。

左:STS-103机组人员(从左到右)迈克尔·福尔、尼科尔、斯科特·凯利、柯提斯·布朗、让·弗朗索瓦·克莱沃、约翰·格伦菲尔德和史蒂文·史密斯。右:第二架STS-103太空步行期间的马驹和尼科利尔。

左:斯密特和格伦菲尔德在第三个STS-103也是空。右图:哈勃在STS-103中发布。

左图:自2000年以来爱斯基摩星云NGC 2392的哈勃图像。中间:哈勃拍摄的自2000年以来的行星状星云NGC 6751。右图:2001年以来两个星系UGC 06471和UGC 06472之间宇宙碰撞的哈勃图像。

2002年3月，哈勃太空望远镜服务任务3B号在哥伦比亚号航天飞机STS-109上执行任务。这次任务的机组人员包括指挥官阿尔特曼、飞行员杜安·g·凯里和任务专家约翰·m·格伦菲尔德、南希·j·库里、理查德·m·林内汉。詹姆斯·纽曼和迈克尔·j·马西米诺·居里抓住哈勃望远镜，对哥伦比亚号有效载荷舱感到如释重负。格伦菲尔德/林奈汉和纽曼/马西米诺的两个tais 空行走双人组完成了五个tais 空行走，用一个新的高级测量相机(ACS)取代了FOC，并安装了一个新的。更加耐用和高效的太阳能电池板。他们还更换了电源控制单元，并安装了一个新的冷却系统，以振兴自1999年以来一直处于休眠状态的镍基复合氧化物半导体仪器。柯里发布了一个升级的望远镜来继续其前所未有的科学使命。

左图:STS-109机组人员(从左至右)迈克尔·马西·宋旻浩、理查德·林内汉、杜安·凯里、斯科特·奥特曼、南希·科里、格伦菲尔德和詹姆斯·纽曼。右图:在第二次STS-109太空行走中，马西米诺和纽曼与反作用轮组件合作。

左图:在第五次STS-109太空行走中，格伦菲尔德和林内汉安装了NICMOS低温冷却器。右图:STS-109发布的哈勃望远镜展示了新安装的太阳能电池阵列。

左图:哈勃拍摄的螺旋星系NGC 1300的图像自2005年以来就被禁止了。中:哈勃拍摄的2006年以来天王星云中的黑点图像。右图:自2005年以来，螺旋星系M51和伴星系的哈勃图像。

2004年交互式螺旋星系的哈勃图像(NGC 2207和IC 2163)。

原定于2005年进行的第五次也是最后一次哈勃维护任务几乎没有实现。2003年哥伦比亚号事故后，美国宇航局的管理人员只批准了航天飞机前往国际空间站的安全港的任务。根据美国国家科学院的建议，美国国家航空航天局于2005年撤销了该决定，并于2009年5月批准了这次飞行，这比望远镜最初预计的15年寿命提前了4年。

“亚特兰蒂斯”号航天飞机在STS-125上的机组人员包括飞行指挥官阿尔特曼、飞行员格雷戈里·约翰逊和任务专家迈克尔·古德、梅根·麦卡锡尔、约翰·格伦菲尔德、迈克尔·马西米诺和安德鲁·费斯特尔。在这次也是最后一次哈勃望远镜之旅中，麦克阿瑟操纵机械臂“捕获”哈勃望远镜，并将其固定在航天飞机的有效载荷舱中。在那之后，格伦菲尔德/弗斯特尔和马西米诺/古德，两个团队用太空走了五次来完成望远镜的最后维护。他们的任务包括用宽视场照相机3(WFC-3)取代WF/个人计算机-2，安装宇宙起源分光计以取代COSTAR光学校正系统，更换数据处理单元，维护ACS高级巡天照相机和STIS空望远镜分光计，以及安装升级的镍氢电池。随着哈勃的维护和升级以及哈勃的全面运行，麦克阿瑟最后一次“释放”了哈勃。该任务最初计划将哈勃的使用寿命延长至2014年。但是...现在，它已经超过了6年的最后期限，在它成立30周年之际...这台望远镜仍然运转良好。

左:STS-125机组成员，哈勃最后维护任务(从左到右)，马西米诺，迈克尔·古德，格雷戈里·约翰逊，奥特曼，梅根·麦克阿瑟，格伦菲尔德和安德鲁·费斯特尔。右图:在STS-125任务4中，马西米诺和良好维修STIS也空步行。

左图:格伦菲尔德和费斯特尔，他们在STS-125最后一次行走结束时再次进入航天飞机的气闸，太空。右图:哈勃望远镜从STS-125任务中释放。

总结科学家利用哈勃数据的发现，这远远超出了本文的长度。可以说，在其30年的运作中，它发回的信息和图像已经彻底改变了天文学，并促使科学家重写教科书。此外，他极大地改变了公众对宇宙的想象。从技术上讲，哈勃的发射和维护升级任务最终证明了空科学平台的可维护性。在中国，总共有16名宇航员在165个小时和近7天的时间里完成了23次维修哈勃望远镜的任务。

左图:20周年纪念图中的船底座星云。中国:西风带2星团，摄于25周年纪念图片。右图:螺旋星系UGC 2885，30周年纪念图片之一

作者:约翰·尤里

风云:天文志愿者团队

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