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惊险绝伦修"哈勃"

发布日期:2002年03月19日字体: 【大】【中】【小】

  1.“太空巨眼”“积劳成疾”   1990年4月25日登天的“哈勃”太空望远镜运行在高590公里、倾角28.5度的轨道上。其外形宛如一辆长翅膀的大型公共汽车,长13.3米,直径4.3米,重达1 1.6吨,耗资30亿美元,是20世纪最大的太空光学望远镜。它有两副长11.8米、宽 2.3米的太阳电池帆板和两个抛物面天线。中间圆筒是望远镜的主体,圆筒前部是光学系统,其“心脏”是由直径2.4米的主镜和直径0.3米的副镜组成的反射望远镜,观测距离达140亿光年,是当时地面上最好的望远镜的7倍。圆筒后面是仪器舱,共装有8台最先进仪器,包括两台定向遥感器、一台天体位置测量仪、一台宽视场/行星照相机、一台暗弱天体照相机、一台暗弱天体摄谱仪和一台高速光度计。   “哈勃”是“全能冠军”,星上仪器主要工作在紫外、近红外和可见光波段,科学应用范围极广。其观测能力可达到从华盛顿看到6万公里外悉尼的一只萤火虫,这相当于在地球上观测到月球上装有两节电池的手电筒的闪光。“哈勃”太空望远镜现已功勋卓著。例如,它最远已观测到140亿光年的星系,证明某些星系中央存在超高质量黑洞,找到了一颗比太阳亮1000万倍的恒星。2001年天文学家利用“哈勃”太空望远镜首次观察到地外星系行星上也有大气层。这次独特的观测证明以后将有可能在地外星系找到组成生命的有机化学成分。通过“哈勃”,人类大大增进了对宇宙大小和年龄的了解,使天文学家有可能跟踪宇宙发展的历史。   “哈勃”太空望远镜于1990年升空,其设计寿命为20年,目前已近“中年” ,其间经过了3次修理,包括更换聚焦有误差的镜片。美国国家航宇局已经在它身上花费了近70亿美元。此次“哥伦比亚”号的维修之旅耗资1.72亿美元,仅航天飞机上携带的零部件就重达2.7吨。在所有工作中,最困难的是在更换电力控制装置的过程中,需要对“哈勃”太空望远镜进行彻底的“停电”操作。能否成功完成这一“手术”,是航天员们此行面临的一个主要考验。为了保证“手术”的顺利进行,在4名负责修理的航天员中,除了两名物理学家和一名机械工程师外,还有一名手指灵巧的兽医。如果此次维修工作不能及时完成,“哈勃”望远镜可能会失去控制,无法工作,甚至可能坠入地球的大气层而销毁。   2.航天女妙手“摘星”   经过两天的追踪,3月3日“哥伦比亚”号在太平洋上空560多公里处,拉近了与“哈勃”的距离。指挥长斯科特·奥尔特曼和驾驶员杜安·凯里紧接着对航天飞机进行手动控制,使两个航天器之间的距离缩短为不足10米。随后,女航天员南希·柯里操作机械臂小心翼翼地“捉”住了“哈勃”,并成功地将其固定到航天飞机的载货舱内。   至此,维修“哈勃”的准备工作已经就绪。按计划,将有两名航天员于4日进行首次太空行走,为“哈勃”更换第一块太阳能电池板。之所以进行太空行走来更换电池板,是因为只有在轨道中才能把它调整到最佳角度,以达到最佳的利用效率。   在太空望远镜被固定到航天飞机载货舱内之后,航天员们开始操作“哈勃” 收缩太阳能电池板。驱动望远镜太阳能电池板收缩的马达虽然自1993年“哈勃” 接受首次“大修”以来,就一直没有再使用过,但此次重新启动性能依然完好,总共花了约10分钟,就顺利完成了收缩两块太阳能电池板的任务。这两块太阳能电池板将被带回地球。   3.新老组合修“翅膀”   美国“哥伦比亚”号航天飞机上的航天员2002年3月4日凌晨首次进行太空行走,成功地为“哈勃”太空望远镜更换了一块太阳能电池板。“哈勃”的第4次“ 大修”由此正式拉开序幕。   完成这次太空行走的两名航天员是一对新老组合。其中约翰·格伦斯菲尔德曾于1999年参与对“哈勃”的维修,有过两次太空行走的经验。尽管如此,当他 “飘”出航天飞机时,仍显得有些激动。   “喂!哈勃先生!”身着臃肿航天服的格伦斯菲尔德问候道,“我们这次来,是要给予你更强的能力,去看行星、恒星和宇宙。”   这次太空行走共持续约7个小时。约翰·格伦斯菲尔德和里克·利纳汉先是将 “哈勃”原先的一块太阳能电池板卸下,将其放入航天飞机内准备带回地面,然后把一块新太阳能电池板装到望远镜上,最后是像翻书一样,将新太阳能电池板完全打开。   3月5日“哥伦比亚”号航天飞机的第二组航天员进行了第二次太空行走,为 “哈勃”换上了第二块太阳能“翅膀”。在长达7小时16分钟的太空行走期间,吉姆·纽曼和迈克·马西米诺还为“哈勃”更换了一套新的反作用轮组件。反作用轮能够通过自身的旋转控制望远镜的位置,保证其上的照相机能稳定地观测和拍摄。“哈勃”带有4套反作用轮组件,但其中一套在2001年11月已短暂失灵。让“ 哈勃”准确对准观测目标至少需要3套45公斤重的反作用轮组件,4套同时工作效率更高。   这对造价1900万美元的新“翅膀”———太阳能电池板长7米、宽约2.7米,尺寸只有原来太阳能电池板的2/3,但产生的电力却要多出20%以上,而且在飞行中所受的阻力也相对较小,可以减少对望远镜运行轨道高度的影响。   4.名兽医出手“换心”   美国航宇局于3月6日关闭“哈勃”望远镜的电源,这是自1990年“哈勃”发射以来的第一次。如果成功,“哈勃”的一个供电设备将被升级,性能将会提升 10倍。美国航宇局“哈勃”项目的一位科学家说:“这次维修可以说是一次‘心脏移植手术’。任何大型的‘手术’都是有风险的。”将被维修的是“哈勃”的电源设备。它负责为“哈勃”望远镜上的全部科学仪器和飞行系统提供动力,可以说是“哈勃”的“心脏”。自1990年升空以来,“哈勃”的“心脏”不间断跳动近12年,落下了一些“病痛”。随着望远镜不断添加新仪器,其“心力衰竭” 的问题日益突出,让人担心它能不能走完20年的设计寿命。美国航宇局的一位官员透露说,按照惯例,如果关闭了一个航天器的电源,就意味着要放弃它,但是 “哈勃”太空望远镜的重要作用使其无法放弃,所以只好给它换一个好用的“心脏”,让它继续工作。   “换心”风险很大。最初设计电力控制装置时,就没想过将来要换它,其构造、布局都是按固定使用而设计的,并不适合动“手术”。最关键的是,要更换这一装置,必须要给“哈勃”彻底断电,而一旦供电无法恢复,价值30亿美元的望远镜可能会变成一堆太空垃圾。   重担于是落在了约翰·格伦斯菲尔德和里克·利纳汉的身上。对他们的考验不仅是要成功完成“心脏移植”,而且时间还不能拖得太长。据计算,“哈勃” 停电超过10个小时,太空低温环境可能就会损坏望远镜上的设备。   6日的太空行走持续了6小时48分钟,从一开始就扣人心弦。在准备进入太空前约半小时,格伦斯菲尔德的太空服冷却系统出现漏水。他被迫重新更衣。整个 “换心手术”被迫推迟约两个小时。但接下来的一切非常顺利。两名航天员配合默契,其中难度较大的是拆除电力控制装置36个接头的工作,主要由利纳汉完成。他当过兽医,曾给鲸、大象和犀牛动过手术。   “换心手术”完毕后,地面控制人员很快对新电力控制装置进行了测试,并欣喜地宣布,他们重新接收到了来自“哈勃”的“心跳”,表明新的“心脏”已开始健康工作。   “心跳”暂停几个小时的“哈勃”在“手术”后也逐渐“苏醒”。一位地面控制人员说,“哈勃”这次不过是打了一个小小的“瞌睡”,“它干了12年,也该歇歇啦!”   5.让“哈勃”的“眼睛”更明亮   在成功给“哈勃”太空望远镜动过“换心”手术后,美国“哥伦比亚”号航天飞机上的航天员3月7日又为它换上一只新“眼睛”———“先进测绘相机”。   航天员吉姆·纽曼和迈克·马西米诺7日完成了他们此次太空之旅的第二次太空行走,花了约7个半小时,用“先进测绘照相机”,换下了“哈勃”上原有的“ 暗弱天体照相机”。后者是“哈勃”1990年发射时所携天文观测仪器中,惟一还在工作的。随着它的“下岗”,“哈勃”原始的观测仪器已被全部更换。   安装“先进测绘相机”是此次对“哈勃”的检修中科学含量最高的工作。这种仪器也是新换的一批设备中最贵的,价值约7600万美元。有了这只新“眼睛” 后,“哈勃”就可以看得更深、更远、更清晰,其天文观测能力预计将提高10倍以上。   “先进测绘相机”的大小相当于一个电话亭,有3个观测频道。其中,广视野频道可以搜寻宇宙诞生早期的星系,了解宇宙的演变过程;高分辨率频道能拍摄星系内部的详细照片,可帮助在太阳系外寻找行星;另外一个频道专用于紫外波段的观测,能通过探测特定分子的存在,研究太阳系其他行星上的气候等等。用新“眼睛”可观察到宇宙在其开始形成所发生的大爆炸后最初10亿年间的情况。装上先进相机的“哈勃”能提供大量有关宇宙早期的信息,增进人类对宇宙形成和进化的了解。 (中国国防报/棕树 )

本文编辑:郭多娴

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