30年来哈勃望远镜为人类做了什么，超额完成使命的它，即将退役？

人类之所以能够探索宇宙的时空，少不了哈勃望远镜30年来的风雨历程。

哈勃望远镜

1990年4月24日，哈勃太空望远镜搭乘发现号航天飞机发射升空，由此开启了前所未有的宇宙探索时代。哈勃运行在一个近乎圆形的轨道上，它距离地表大约540公里，每95.4分钟绕行地球一周，在太空中由于没有大气干扰。哈勃可以接收到宇宙中十分微弱的光，观测到极为遥远的宇宙。升空之后的哈勃传回了一系列令人震撼的宇宙照片，让我们看到了极为深邃的宇宙。

哈勃望远镜拍摄的星空图之一

因为光速是有限的，由于哈勃望远镜可以看得很远，它也就能看到更早之前的景象了。那么，哈勃能观测到多远的宇宙呢？

哈勃望远镜的主镜口径为2.4米，它的观测波段是近红外线 可见光以及紫外线，极限分辨角大约为0.05角秒。它能辨认出1亿光年外星系中的单颗恒星，也能看到100多亿光年外的星系。为了观测到早期宇宙中的星系，单靠强大的分辨能力还是不够的。这是因为遥远星系十分暗淡，它们发出的光抵达地球时，已经衰减到极其微弱的程度了。为了观测到这些星系，，我们只能延长曝光时间，尽量收集到足够多的光。

哈勃望远镜基本构造

自2003年起，哈勃望远镜就对准大熊座的一小片黑暗区域，进行了长时间的观测。

拍摄范围的面积约为全天面积的2400万分之一。那里看起来一片黑暗，似乎空无一物。然而经过漫长的等待，哈勃拍摄到了著名的哈勃极深场。在这块区域中聚集着多达5500个星系，其中每个星系又包含数以亿计的恒星。这些星系极其暗淡，亮度也仅为人眼所见极限的100亿分之一，哈勃极深场中的星系离地球十分遥远。它们位于132亿光年之外，这已经是哈勃望远镜的观测极限了。

哈勃极深场

其实宇宙中存在一种天然的放大镜效应，又叫做引力透镜效应，这可以让哈勃看得更远，甚至超越观测极限。根据爱因斯坦的广义相对论，星系团这种聚集着大量质量的区域，会强烈扭曲周围的空间，经过附近的星光，会被迫沿着弯曲的空间行进，这就如同穿过透镜一样。借由引力透镜效应，可以放大和增亮背景光源，使得哈勃能够观测到远在134亿光年外的星系 GN-z11，这是人类迄今为止发现的最古老星系。

GN-z11星系

由于宇宙空间在过去134亿年来持续膨胀，如果GN-z11星系还存在的话，它现在已经退行到距离地球320亿光年的地方了。根据哈勃常数，可以算出GN-z11目前正以2.29倍光速的速度，远离我们而去。这意味着它现在发出的光，永远也到不了地球了。

如今因为哈勃望远镜自带的陀螺仪出现了问题，也到了与我们告别的时候了。哈勃望远镜能如此战功赫赫，其中依靠的技术核心之一，就是装备精密 高速运行的陀螺仪系统。哈勃望远镜原本配备了六个陀螺仪，它们都是2009年航天飞机退役之前，一次性全部更换的。一般来说哈勃望远镜只需要三个就可以运转了，但由于它是24小时持续运转的，在长达5万小时的辛苦劳作之后，6个陀螺仪已经失灵了3个，还有一个则时好时坏。这意味着哈勃望远镜一年里的运转，其实都是由2个好的陀螺仪，加一个时好时坏的在支撑。出问题是意料之中的事，所以目前面临的问题，并非是哈勃望远镜不能用了，而是它的陀螺仪迟早会无法工作。美国的航天飞机退役之后，就再也没有载人航天器能搭载宇航员上去修望远镜了。

正因如此，修不好的哈勃望远镜也就将要退役了。其实早在1996年，NASA就开始了下一代太空望远镜的研发，詹姆斯·韦伯太空望远镜应运而生。作为哈勃的继任者，这架新的太空望远镜的口径达到6.5米，可以观测到波长更长的光，从而看到哈勃所无法企及的遥远宇宙。

詹姆斯·韦伯望远镜

理论上 ，韦伯可以观测到136亿年前的星系，这意味着我们将有望看到宇宙中形成的第一批星系。按照计划，已经屡次推迟发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜，将于2021年3月30日发射升空。不同于哈勃的近地轨道，韦伯将运行在太阳到地球系统的第二拉格朗日点上，这里距离地球150万公里，相当于地月距离的4倍。在这里，韦伯可以躲在地球身后，始终背向太阳，从而能够更好地观测宇宙。

总而言之，哈勃已经超额完成了使命，这架载入史册的功勋太空望远镜终将会与人类告别，但我们永远不会忘记哈勃曾经的荣光。