“拯救哈勃的相机”这个不可思议的故事

时间:2020-05-05 18:27 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

“拯救哈勃的相机”这个不可思议的故事

1993年12月,当奋进号航天飞机上的7名宇航员在距地球353英里(568公里)的高空追上哈勃太空望远镜时,美国国家航空航天局全体屏住了呼吸。他们的任务是:修复望远镜主镜的一个严重缺陷。

哈勃太空望远镜大约有一辆校车那么大,它有一个8英尺(2.4米)高的主镜。这是迄今为止发射到太空的最大的光学望远镜,在那里它可以观察宇宙而不受地球大气层的扭曲作用。但是,在1990年4月25日望远镜部署后获得并仔细分析了第一批图像后,很明显有些地方出了问题:图像模糊不清。

天文学家和工程师们联合起来研究各种各样的解决方案,美国国家航空航天局(NASA)也成立了一个独立委员会来寻找这个问题的根源。他们得出了同样的结论:哈伯尔的主镜,看起来像一个很浅的碗,被打磨成了错误的形状。误差小于一根头发丝的宽度,但影响是显著的。如果这个错误没有得到纠正,哈勃将永远无法充分发挥它的潜力。

“拯救哈勃的相机”这个不可思议的故事

在1993年12月6日的那一周,宇航员们安装了两个硬件来修复这个错误。位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德航天中心的一个团队设计并制造了“校正光学太空望远镜轴向更换”(COSTAR),它将纠正哈勃望远镜上5个仪器中的3个的镜面误差。

第二个仪器是宽视场行星照相机2 (WFPC2),由位于加州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室设计和制造。WFPC2实际上包含四个摄像头,它将继续产生许多令人惊叹的图像,帮助我们改变对宇宙的看法。

小三角钢琴的大小,这种乐器描绘了我们太阳系中发生的事物和事件;例如苏梅克-列维彗星撞向木星;在可见光下拍摄到的最遥远的宇宙图像。它生成了令人惊叹的星系、爆炸的恒星和新恒星诞生的星云的快照。在仪器的使用期间,哈勃的管理人员将望远镜对准一片黑色的天空持续了一个多星期,发现了数千个以前从未见过的星系。

但wfpc2的成功还远远没有得到保证。WFPC2的首席研究员约翰·特劳格后来将其描述为类似于试图在山坡上打棒球。他说,这种乐器是建立在一个非常紧凑的时间轴上的,设计它来纠正这个缺陷就像约翰·特劳格(John Trauger)后来说的那样。

即使在正常情况下,当你在建造航天仪器时也会有很大的压力。战略整合副总监Dave Gallagher说,他曾担任WFPC2的整合和测试经理。但是,当你在处理一件会影响到整个机构声誉的事情时,你的压力就会非常大。

一个镜像

1990年6月,美国国家航空航天局(NASA)宣布,哈勃望远镜没有像预期那样工作。WFPC2团队成员表示,他们记得公众和媒体的反应往往是悲观甚至怀疑的。那天晚上,特劳格看电视新闻主播汤姆·布罗考开始他的节目时说:“哈勃望远镜,你已经听说了很多关于它的事了。挑大梁年代打破.”

哈勃计划的承诺,应用我们最好的技术来推回天文学的前沿,在公众的眼中立刻变成了技术失败的标志。特劳格在2007年的一篇文章中写道。

“拯救哈勃的相机”这个不可思议的故事

特劳格把他的团队聚集在一起解决这个问题。望远镜的主反射镜和副反射镜收集光线并将其传送给船上的5个科学仪器。主镜无法更换,也无法返回地球进行维修。必须为每一种哈勃仪器找到解决办法。COSTAR设备为其中三个提供了校正光学,消除了完全更换这些仪器的需要。但同样的方法不适用于望远镜的广域行星照相机(WFPC),即WFPC2的前身。

特劳格和他的团队想出了一个可能的解决方案。主反射镜的错误导致光线照射到反射镜的不同部分,在不同的位置聚焦,因此团队必须找出如何将光线重定向到适当的焦点。他们的解决方案是对问题进行逆向工程:在仪器内部放置四个大小相同的镍镜;WFPC2和mdash内部的四个摄像机各有一个;与有缺陷的主镜的错误相同,但是主镜太平坦,新的镜子会被弯曲得太深。这两个错误加在一起会相互抵消,产生一个形状正确的镜子。

美国宇航局接受了jplo的建议,建立一个WFPC的替代品。该机构曾计划每三年进行一次哈勃维修任务,并决定维持这一计划。第一次维修任务定在1993年秋天。喷气推进实验室需要在1992年冬季之前交付替换品。两年多一点。修理哈勃的竞赛开始了。

在压力下

两年的时间远远不够从头开始制造一个新的照相仪器。值得庆幸的是,WFPC2已经在喷气推进实验室建造了;美国国家航空航天局原本打算最终将其作为WFPC的升级版,或者在WFPC出现故障时进行替换。

即使WFPC2的工作已经在进行中,最后期限也需要加快进度。WFPC2项目经理戴夫·罗杰斯和拉里·西蒙斯每天与WFPC2的几个部门的领导开会,以帮助他们实现目标。

每天的会议给我们所有人带来了压力,无论何时何地。2005年从喷气推进实验室退休的西蒙斯说。我们知道我们只有几年的时间,我们必须完成它。

当矫正镜很小的时候,它们几乎影响了建造过程的每一步,并产生了无穷无尽的新问题。根据Trauger。

“拯救哈勃的相机”这个不可思议的故事

为了将wfpc2在近地轨道上的安装过程中出错的几率降到最低,七名计划执行维修任务的宇航员前往喷气推进实验室学习该仪器,并接受如何安装它的培训。他们将把WFPC2插入望远镜体的空腔中,就像把它放进抽屉里一样。虽然他们需要确保仪器后面的电气连接是安全的,但是他们没有办法连接到那些连接;他们只能控制如何插入仪器。

更复杂的是WFPC2的重量:超过600磅(272公斤),即使在近地轨道的微重力环境下也很难操作。其中一个被称为“pickoff镜”的仪器用的镜子被安装在防护罩外面的一个短臂上。仅仅是碰一下镜子就会使系统失调,基本上会毁掉整个仪器。在wfpc2的建造过程中,Trauger和他的同事向一位宇航员展示了该仪器的模型,而宇航员则撞到了pickoff反射镜。特劳格不禁纳闷,这是一个预兆吗?

时间飞

1993年12月2日,WFPC2团队的领导人前往位于佛罗里达州的美国宇航局肯尼迪航天中心,参加清晨发射。离开肯尼迪机场后,加拉格尔想早点吃早饭,他记得自己在黎明前仰望天空,看到航天飞机从头顶飞过,接近哈勃;这些物体绕地球轨道运行时,在天空中呈现出两个微弱的光点。

在任务的第六天,宇航员杰弗里·霍夫曼和斯托里·马斯格雷夫进行了一次太空行走,将WFPC从哈勃望远镜上移除,并安装上WFPC2。一切似乎都按计划进行,但真正的考验还没有到来。

12月13日,宇航员返回了地球,12月18日,WFPC2发回了第一批原始数据。研究小组将数据通过图像处理软件处理,然后焦急地看着屏幕上的图像开始旋转。顿时松了一口气。

“,他们锋利的”;特劳格谈到了这些图像。并不是我们的照片看起来很惊人,而是我们马上就有了新的发现。图像中有些东西是我们以前从未见过的。

美国宇航局于1994年1月13日首次向公众公布了这些图像。第二天,WFPC2小组在美国天文学会冬季会议上向满员的观众展示了结果。

“拯救哈勃的相机”这个不可思议的故事

当我们展示第一批图像时,整个房间都沸腾了。我们得到了长时间的起立鼓掌。Trauger说。在天文学会议上,你通常不会看到这种情况!

WFPC2仪器在哈勃望远镜上运行了15年,进行了超过135,000次的宇宙观测。在2009年这台仪器退役之前,基于这些数据撰写的科学论文超过了3500篇,在接下来的十年里,又有超过2000篇论文发表。

不是靠魔法或运气获得成功的;它之所以成功,是因为我们有一群能干、勤奋的人,他们明白什么是最重要的,并敢于迎接挑战。加拉格尔说。就像每一个项目一样,我希望我能把这个团队带到下一个任务中去。

2009年5月,宇航员从哈勃望远镜中移除了WFPC2,代之以宽视场照相机3 (WFC3),该照相机至今仍在工作。在哈勃第一次启动28年后。WFPC2后来在华盛顿特区的史密森航空航天博物馆公开展出

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃的科学运作。STScI是由位于华盛顿的天文学研究大学协会为NASA运作的。

当前位置:主页 > 技术知识 >

声明:本文小可爱科技知识网整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/jishu/1471.html

围观: 次 | 责任编辑:小可爱科技知识网



回到顶部