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哈勃空间望远镜是美国国家航天局大型天文台计划的旗舰项目，是人类历史上最雄心勃勃、最具传奇性，同时也最扣人心弦的科学尝试。“哈勃”回报给我们的是无价之宝——它向我们揭示了宇宙。
1990年，“哈勃”发射入地球轨道之前，关于空间望远镜可能会发现什么，众说纷纭。“哈勃”团队的科学家至少都赞同一点：如果空间望远镜所看到的只是我们预期的景象，那只会让人觉得很没意思。
“哈勃”的首要任务是测量宇宙的膨胀速率、寻找遥远的星系以及测定星系际空间里的化学成分。但是，所有人都希望，“哈勃”最重要的发现应该是解答天文学家尚未想到的问题，帮助我们寻找甚至自己都无法相信的天体。
然而，没有人能想到，“哈勃”所拍摄的深空照片会如此美丽，令人叹为观止。也没有人想到，“哈勃”所获取的影像具有深刻的内在美，能吸引一整代人，让它成为举世公认的“宇宙壮丽图景”的代名词，仿佛为我们创造出了一双凝望宇宙的新眼睛。宇宙影像如水晶般清晰，将我们潜意识中的三维宇宙变为现实。图像的细节如此清楚鲜活，让观看者置身于深不可测的轮廓里，沉醉在罕见鲜亮的奇妙幻境中。
哈勃空间望远镜在地面上方550千米处绕地球转动，探测着宇宙空间中最原始的黑暗地带。对页图像由“哈勃”拍摄，以前所未有的精度展现了银河系附近最大的恒星育婴室。众多大质量恒星聚集在大麦哲伦云中，这个被称为R136的喧嚣的恒星形成区中。
“哈勃”的影像极其清晰，令人瞠目结舌，那是因为它位于地球湍动的大气层之外，不受星光扰动的影响（这也是星星在漆黑的夜空下看上去闪闪烁烁的原因）。要是人眼像“哈勃”一样灵敏，就能在纽约看到东京上空飞舞的一对萤火虫。“哈勃”的超级视力为我们展示了宇宙中人类前所未见的地方。
“哈勃”图像所呈现的是远在晴夜繁星之外的另一个宇宙——一个充满奇异天体、剧烈爆炸和毁灭性撞击的世界，一个从未被发现过的国度：一个星系闯入另一个星系；恒星爆发出气体、尘埃和光的烈焰；新生恒星射出佩剑形状的气体喷流，向宇宙宣告它们的诞生。无边无际的黑色天幕中上演着一系列超越想象的剧情。
一幅“哈勃”快照就足以描绘出宇宙的美妙、神秘和壮观，从天体的剧烈活动到预测天象的变化，各类图像美不胜收。它们已经成为“哈勃”的标志，影响力深远，代表着永恒。从咖啡杯到时代广场的广告牌，再到科幻电影的场景，“哈勃”图像无处不在。
“哈勃”拍摄的图像没有国家、政治、意识形态的界限，所以它的视野中没有语言和文化的壁垒。这些图像既宏大又谦逊，触动了老老少少，提醒世人，在这个充满未知的浩瀚宇宙中，我们所生活的世界不过只是一叶方舟。每当宇宙中发生了什么趣事，人们就都期待哈勃空间望远镜能去一探究竟。
哈勃空间望远镜的清晰度和锐利度远超此前的所有设备，像一只视力极好的大眼睛，审视遥远的星系。天文学家估计，在可观测的宇宙范围内，至少含有1千亿个星系，每个星系中都包含数百亿到数千亿颗恒星。这幅“哈勃”图像的前景是壮观的旋涡星系NGC 3370，距离我们约9，800万光年，直径8万光年（1光年等于10万亿千米）。这幅图像中还能看到许多更为遥远的星系；这些看上去很小的星系的距离是NGC 3370的10～50倍。与此类似，本书中的绝大多数图片都是对三维真实宇宙的二维平面表达。
上图是“哈勃”拍摄的冥王星，对页是火星。哈勃空间望远镜视力敏锐，揭示出我们近邻行星上的细节特征。地面望远镜就算再大，也无法看得如此清晰，因为“哈勃”的轨道完全位于地球大气湍流之上，不会造成影像模糊。
伽利略发明了第一架30倍望远镜，将它指向天空，看清了银河中的恒星、围绕木星的卫星，发现了地球绕日转动的铁证。“哈勃”是继伽利略之后天文学界最大的革新者。它的研究领域涵盖了几乎所有深空天文学的前沿项目，其中包括搜寻遥远的超新星，从而探测暗能量；探索星系质量与其中央黑洞质量之间的显著关联；研究大爆炸后几亿年内的星系形成；发现行星大气层中奇怪的暂现事件；探索那些围绕其他恒星运转的行星上与生命相关的化学问题。
哈勃空间望远镜的大小和公共汽车相当，重达12吨。自1990年发射以来，它已经对超过38，000个天体进行了100多万次的观测，积攒了50多万幅图像的数据资料。它所收集的天文数据相当于大约5千万本书，几乎是美国国会图书馆馆藏的5倍。
“哈勃”每年绕地球转5，000多圈，总路程超过50亿千米。
将空间望远镜的效率和性能发挥到这种程度并非易事。“哈勃”曾一次次身处灾难的边缘，又一次次重新振作，变得比之前更加强大。
文字纸媒和电视纪录片都曾将这一幕幕剧情搬到观众面前。“哈勃”的热心支持者就像西部片里的骑兵，纷纷用自己的智慧和影响，挽救了这架空间望远镜。
“哈勃”的开局并不顺利。20世纪70年代，由于美国国会预算削减，它的建造面临不止一次的取消。天文学家们争相去说服立法者，这架革命性的望远镜绝对物有所值。此外，它还是未来航天飞机极具魅力的载荷。事实上，早期的计划要求这架空间望远镜能够经常性地从地球轨道返回地面以便升级和维修，然后再由航天飞机发射升空。
1983年，美国国家航天局将这架望远镜命名为“哈勃望远镜”，以纪念20世纪初美国天文学家埃德温·P.哈勃（Edwin P.Hubble，1889-1953），是他在20世纪20年代发现，星系其实是由数十亿颗恒星组成的遥远的巨大系统。之后，他又利用星系测量了宇宙的膨胀速率。很难相信，在那个时代，为了建造2.5米的胡克望远镜，要用骡子沿着威尔逊山的小路把部件拉到山顶，而哈勃正是使用这架望远镜得到了发现。他想象不到，仅仅三代人之后，就会有一架大小与之相当的望远镜飞行在地面之上550千米的地方。
1986年“挑战者”号航天飞机失事后，把大型望远镜送入太空的进程陷于停滞。“哈勃”本是“挑战者”号计划运送的下一个载荷，可是“挑战者”号在1986年1月发射后爆炸解体了。于是，航天飞机复飞前，“哈勃”又在地面仓库里躺了好几年。
1990年4月，航天飞机燃烧着普罗米修斯之火，将“哈勃”送入环绕地球的轨道。然而，就在几个星期后，工程师们开始疑惑“哈勃”传回的图像为什么不够清晰。他们怀疑“哈勃”的2.4米主镜没打磨好，星光无法汇聚到一个尖锐的小点上，导致图像模糊。
这真是莫大的讽刺！且不说空间天文台耗资巨大，至少图像清晰度应该比地面望远镜好上至少10倍。各种“今夜秀”“晚间秀”的滑稽表演节目和政治漫画都对此大肆嘲讽。天文学家愤怒不已，称“哈勃”是科学史上最大的失败。美国国会对此也大为不满，美国国家航天局的未来岌岌可危。
对页：太空中的环状星云，看起来像幽灵般的烟圈，实际上它是桶形的。我们从桶的开口处向下看去，看到的是一颗已经死亡的恒星在数千年前抛射出的气体。这幅“哈勃”图片揭示了星云边缘气体中的深色长条形物质团块，以及漂浮在蓝色高温气体中的垂死的中央恒星。这颗残存的中央恒星表面温度为120，000℃。该环状星云位于天琴座，距离地球约2，000光年，直径约1光年。这里所显示的颜色近似于真彩色。
上图：我们在这幅哈勃空间望远镜的图像中，可以看到夜空中最亮的恒星——天狼星A，以及它暗弱的伴星天狼星B（左下方的小点）。天文学家对天狼星A过度曝光，才让天狼星B显现出来。天狼星A周围的十字衍射条纹和同心圆环是“哈勃”成像系统所产生的正常现象。这两颗恒星每过50年会相互绕转一周。距地球仅8.6光年的天狼星A是已知距离第5近的恒星系统。天狼星B是一颗白矮星，只比地球大一点，因而非常暗弱。
不过，让天文学家多少有点释怀的是，就算“哈勃”的图像有点模糊，那也比地面望远镜看到的清楚。此外，计算机算法可以大幅降低图像的模糊程度，使其边缘锐化，只不过有些光线受到影响，不得不被弃用。这也算是为了弥补图像清晰度付出的代价吧。不过，“哈勃”原本的设计初衷就是要观测极为暗弱的天体，损失光线确实让它的观测能力大打折扣。
3年后，宇航员为“哈勃”安装了一个精巧的光学改正装置，终于修复了这个问题，为后续1997年、1999年、2002年以及2009年的航天飞机维修和升级任务打开了大门。能为地球轨道上的空间望远镜服务，这称得上是航天飞机取得的最伟大成就。
每次执行轨道任务时，宇航员都会带着长长的待办事项清单，更换一系列已经失灵或者老旧的硬件，其中包括用于控制望远镜指向、但又常出问题的陀螺仪。不过，最重要的是，“哈勃”的科学仪器——照相机和摄谱仪——可以常常升级。这些尖端设备表现优异，让“哈勃”在过去的20年里一直保持高产。截止到21世纪初，哈勃空间望远镜的性能已经远远超出最初设计者的想象。
然而，好事多磨。2004年“哈勃”面临着提前退休的境地。时任美国国家航天局局长的肖恩·奥基夫（Sean O'Keefe）取消了“哈勃”升级维修计划内的最后一次任务，因为“哥伦比亚”号航天器发生悲剧事故，在美国得克萨斯州上空解体，7名宇航员罹难。理性告诉奥基夫，相比于当时航天器唯一绝对安全的任务——往返国际空间站，升级维修“哈勃”的任务太危险了。
谁知，公众强烈反对弃用“哈勃”，舆论势不可挡。这架望远镜不仅是一个人人爱戴的太空设备，它更是我们的宇宙使者，让我们拥有探索宇宙最根本问题的能力。抛弃“哈勃”的想法令人震惊，就像当初把原本是太阳系九大行星的冥王星降级成矮行星的消息一样。“哈勃”是“人民的望远镜”。
2006年，美国国家航天局新局长迈克尔·格里芬（Michael Griffin）上任，重启了最后一次“哈勃”升级维修任务。2009年，除却众多修理工作，还给“哈勃”安装了一台迄今为止最强大的空间照相机。从此，“哈勃”的性能跃入更高的境界。
宏伟的大教堂彰显着上帝的荣光；大金字塔昭示着对死亡的恐惧；中国的长城是终极防御的要塞；巴拿马运河是全球运输史上恰逢其时的革命。哈勃空间望远镜也在历史教科书中留下了浓墨重彩的篇章，它代表了人类最纯粹的好奇心，值得被永远铭记。
对页：2009年，哈勃空间望远镜接受了最后一次维修升级任务，重返轨道。这是航天飞机上的宇航员拍摄到的哈勃空间望远镜。
“哈勃”凝视着深邃的宇宙，比之前任何仪器看得都远。这幅图是它观测的一小片天区，相对大小就像把本书中的句号放到一臂之外处的样子。图中可以看到，这块相对较小的区域内含有数千个星系，每个星系中又包含数十亿颗恒星。除了我们银河系的一颗恒星之外（位于左下角，“哈勃”的光学支架造成了星芒，因此易于辨认），图中的其他所有天体都是星系。
上图：车轮星系，约5亿光年远，是两个星系碰撞的产物。此次碰撞后，花了2亿年的时间才形成了这一车轮的形状。外围的环状结构含有许多新生的恒星，因而发出蓝光。
右图：船底星云，是银河系最大的恒星形成区，它的中心有一座由气体和尘埃构成的宏伟山峰。低温氢气云的坍缩形成恒星。随着恒星的生长，它的引力会吸引更多物质。最终，周围盘中的尘埃聚集成团时，就会在这些新生恒星周围形成行星。
航天器对哈勃空间望远镜的升级和维护成就了它在四分之一个世纪内的顶级天文发现。
左上：2009年5月14日，宇航员约翰·格伦斯菲尔德（John Grunsfeld）实现了第一次太空行走（总计5次），对哈勃空间望远镜进行维护，开始了对这架在轨望远镜为期一周的精调工作。格伦斯菲尔德是一个与“哈勃”有着悠久渊源的太空行走行家，在“维护任务4”中参与了3次太空行走。请注意，“哈勃”周围的扶手是为宇航员专门安装的，牵引绳在格伦斯菲尔德双手作业时保障他的安全。
右上：2009年5月16日，宇航员安德鲁·福斯特尔（Andrew Feustel）把脚固定在“亚特兰蒂斯”号航天器的机械臂顶端，开始了“维护任务4”中第3次太空行走。经过6小时36分钟，福斯特尔和格伦斯菲尔德拆除了矫正光学阵列，安装了新的宇宙起源摄谱仪，修理了高新巡天相机。这是航天器最后一次造访“哈勃”，同时，这一极其成功的维护任务也为这架大望远镜安装了迄今为止最强大的仪器设备。
左图：宇航员约翰·格伦斯菲尔德（John Grunsfeld）站在机械臂上的特写。图上还有宇航员安德鲁·福斯特尔（Andrew Feustel）的倒影。
上图：2009年5月开展了“维护任务4”，宇航员迈克尔·古德（Michael Good）搭乘“亚特兰蒂斯”号航天器的机械臂，前往“哈勃”需要继续维护的精确位置。此次任务安装了两台新仪器，维修了另外两台旧仪器，还更换了“哈勃”的电池、精密导星传感器以及隔热板。
右图：1997年的第二次维护任务拆除了高分辨率摄谱仪，为安装新仪器做准备。“哈勃”可以容纳4台电话亭大小的仪器，及4台钢琴大小的设备。
左下：1993年“哈勃”的第一次维护任务，宇航员准备前往这架空间望远镜的顶部。
右下：2009年的太空行走，大视场照相机3（WFC3）已准备好安装到位。
2009年5月19日，机械臂把焕然一新的哈勃空间望远镜从“亚特兰蒂斯”号航天器的货舱提出来，释放到太空。此后，它会继续绕地球运动。由此宣告“维护任务4”圆满完成，这是宇航员第5次也是最后一次造访“哈勃”。若不发生重大的故障，“哈勃”应该可以继续工作到21世纪20年代。
2009年5月13日，“亚特兰蒂斯”号航天器的机械臂抓住哈勃空间望远镜，一名参与“维护任务4”的宇航员拍摄了这张照片。他们即将对哈勃进行维修和升级。照片左侧可以看到一块太阳能板的背面（共有两块）。
哈勃空间望远镜于1990年发射，是迄今为止最成功、最高产的科学设备，受到社会各界的广泛认可。
对页：这个天体看起来如同一只可怕的怪物从深红色的海面探出头。
