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哈勃的“太空乌龙”

但凡经历过胶卷相机年代的人,很少有人不知道“柯达”这个品牌。不相信的话,同学们可以向自己的爸爸妈妈、爷爷奶奶打听打听。

其实,美国柯达公司不仅生产胶卷、相机,还生产镜头。很多人不知道,柯达公司曾经生产了一面用于哈勃太空望远镜的主反光镜。可惜的是,这面镜子从来就没有上过太空,至今还被陈列在美国国家航空航天博物馆里。

尽管柯达制作的反光镜相当完美,但最后被哈勃带上天的,却是由另一家光学大厂珀金埃尔默所生产的有瑕疵的镜子。这是不是很讽刺?那么,为什么美国国家航空航天局会把一枚有瑕疵的镜子发射到太空呢?如此低级的失误究竟是怎么发生的呢?接下来,我们就来了解一下这背后的故事。

1.启动“哈勃”

我们把时间拉回到1970年,由于此前轨道天文台计划的成功,美国国家航空航天局信心倍增,正式启动太空望远镜项目。1977年,在经历诸多波折之后,NASA终于获得了建造太空望远镜所需要的3亿美元资金,预计建造周期6年左右,同时这台太空望远镜也有了自己的名字——哈勃,用以纪念发现宇宙膨胀论的美国天文学家埃德温·哈勃(Edwin Hubble)。

有了资金支持,生产正式启动。

作为整台望远镜的核心,主反光镜的制造显得尤为重要,它的主要作用是汇聚光线,也就是将从镜筒收集到的光线反射到一面较小的反光镜上,后者再将光线进一步反射到哈勃的各种成像仪器上。之所以要反射两次,是为了在尽可能短的镜筒里装下尽可能长的焦距(如图1-10所示)。为了将射到主反光镜任何部分的光线都完美地汇聚在一个点上,主反光镜就需要被抛光成一个精度达到10纳米的曲面才行。而主反光镜的直径是2.5米,2.5亿倍于抛光精度,难度可想而知。

图1-10

承担这个重任的是世界上最大的分析仪器生产制造商——珀金埃尔默。为了让美国国家航空航天局满意,珀金埃尔默也放出了自己的大绝招——用特殊定制的计算机自动化抛光镜面。这种技术现在不算什么,但在当时绝对是一项超级前沿的科技,而且也是最有希望达到10纳米精度的工艺。为保险起见,美国国家航空航天局同时也要求他们必须将一部分的生产转包出去,制造一面备用的主反光镜出来。

2.柯达陪跑

珀金埃尔默经过多方研判,这个机会最终落到在光学镜头生产方面积累了丰富经验的柯达身上,而柯达表示将会采用手工打磨的方式来制造这面反光镜。就这样,1979年,两家公司同步生产主反光镜。当时,柯达建议,两家公司交叉检查对方所生产的镜子,以便确保万无一失。但珀金埃尔默并不认同,在他们看来,柯达扮演的就是一个陪跑的角色,做做样子就可以了。

1981年年底,经历了两年艰难打磨后,珀金埃尔默终于将一整块超低膨胀的玻璃变成了一面下凹的抛物面镜。在清洗和镀上一层高反射率的铝膜之后,这面主反光镜就完成了。

当然,这时候不能马上投入使用,还需要通过一系列非常严格的测试。测试主要包含两个方面:一是看它对环境的耐受程度如何,毕竟火箭发射时的震动和太空中的恶劣环境对它都是不小的考验,最终它顺利通过了测试;二是看它的研磨精度是否达到设计的要求。科学家用了一个叫作“零像差矫正器”的设备来对镜片进行检查。理论上,当把它放置在哈勃主反光镜上方11米的地方,打入一束激光后,会在镜面上生成一片平直的波阵面条纹,这说明镜面的打磨没有问题;如果出现的是扭曲的条纹,则说明镜面有问题。测试的结果同样完美,显然,柯达的反光镜真的成了一个多余的摆设,直接被放入了仓库。

3.令人尴尬的结果

但是,让所有人没有想到的是,在1990年哈勃上天后,拍摄的效果却让人大跌眼镜——照片的模糊状态令人惊讶,一时间世界哗然,美国国家航空航天局沮丧到了极点。后来经过仔细检查,他们发现自己犯了一个极其“完美”的错误。前面提到过的“零像差矫正器”里面也装着几面反光镜,测试时,工程师在安装其中一面反光镜时,装歪了一点点,结果正好完美地矫正了哈勃主反光镜上出现的误差,把原本应该是扭曲的纹路给拉直了,真可谓无巧不成书。

这个时候有人想起了仓库里那面柯达反光镜,拿出来一检测,发现它才是真正完美的。可惜已经太迟了,在轨更换主反光镜是不现实的,唯一能做的就是把这一测试时犯下的“完美错误”复制到太空中。在拖了两年、多花了巨额经费后,戴上矫正镜的哈勃望远镜终于可以正常工作了。

30多年过去了,哈勃望远镜取得的无数成就让人们渐渐淡忘了当初那段差点儿把它拖入深渊的插曲。但在我看来,即使全世界都遗忘了,柯达肯定是不会遗忘的。如果时光逆转,珀金埃尔默同意了柯达的交叉检查建议,哈勃也用上了柯达的镜子,柯达很可能还会持续辉煌很久。 UFJxCED3UZTA2o8yCvkQa6MB1Z4Gmm1L2J7xdkNT/IOoJ4oiE40pChlsqzg3tNvb

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