哈勃太空望遠鏡逐漸下降！科技新知

哈勃太空望遠鏡逐漸下降！

哈勃太空望遠鏡逐漸下降！軌道衰減或將墜入大氣層

據國外媒體報導，自1990年以來，哈勃太空望遠鏡一直不斷地重新定義我們觀測的宇宙，哈勃太空望遠鏡距離地球數百公里，每97分鐘環繞地球一周。包括2009年最後一次維修，該望遠鏡經歷了多項保養任務，校正了光學設備、增強相機效果、更換磨損零件，並且提升至更高的軌道位置。伴隨著航天飛機退役，哈勃太空望遠鏡正在朝向不可避免的生命終結，即使精密的製導傳感器未失靈、反作用輪仍保持正常運行，以及通訊設備並未出現故障。哈勃太空望遠鏡仍處於麻煩之中，當前它正在逐漸朝向地球降落，並且沒有措施能夠阻止其軌道衰減。

當前哈勃太空望遠鏡在距離地面568公里的太空軌道運行，我們通常定義地球大氣層和外太空之間的邊界是大約100公里，但事實上該狀況更為複雜。大氣層的邊界事實上沒有明確的界定，而是隨著高度變得更加擴散，原子和分子受地球引力束縛，延伸至1萬公里的高度。超越1萬公里以上，地球大氣層和太陽風是無法區分開來的，它們都是由稀薄的熱原子和電離微粒構成。

雖然大氣層絕大多數質量都處於較低層，對流層包含75%的地球大氣層，同溫層包含另外20%，中間層差不多包含剩餘的5%。除此之外，大氣阻止顯著下降。從太空角度，最低的三層中僅有一層是可見的——熱層，低地球軌道的多數衛星都在熱層上方。在該高度，典型的大氣分子（例如氧分子）可能穿行1公里或者更遠，就會與其它分子發生碰撞。

但是哈勃太空望遠鏡比氧分子體積更大，其移動速度更快，大約每秒飛行8公里，它將連續不斷地與高空氣體分子發生碰撞，每次碰撞都將對其運行速度構成極其微弱的影響，但是經過一個小時，一天，甚至一個月，這種變化將是顯而易見的。在充足的時間裡，這些變化累積起來，會產生較大的變化。意味著哈勃太空望遠鏡將隨著時間其軌道高度和運行速度都非常緩慢地遞減，它將朝向地球方向接近。

這太糟糕了，因為我們不僅從哈勃太空望遠鏡獲得重要的太空科學知識，而且該望遠鏡還將繼續為人類探索神秘宇宙提供重要線索，它在人類歷史上具有重要貢獻。伴隨著哈勃太空望遠鏡向低緯度位置下降，將更加頻繁地碰撞氣體分子，導致其加速下降。此外，這是一個不均勻效應，由於該望遠鏡在每97分鐘環繞地球一周的時間裡，一半時間處於陽光照射下，一半時間處於黑暗狀態，這種不均勻性將導致哈勃望遠鏡傾斜。如果我們什麼也不做，地球產生的拖曳力將逐漸增大，最終使它成為大氣層中的一個火球，分解成大量碎片，成為一種“不受控制的大氣層進入”。哈勃太空望遠鏡體積太大，很難完全燃燒殆盡，而熾熱的碎片會在墜落在地球的任何地方。

未受控制的大氣層再進入過程，將產生大量碎片墜落在地球任何角落。像哈勃太空望遠鏡主鏡這樣沉重堅硬部件，墜落地面將帶來嚴重的破壞。

圖中顯示的是在休斯頓中性浮力實驗室，4位宇航員在哈勃維修任務中對哈勃望遠鏡進行水下模擬維修。

在之前的維修任務中，哈勃太空望遠鏡被“提升”至較高軌道位置，其目的是為了操作時間更長。然而，沒有可重複使用的航天飛機提供維修，該望遠鏡的維護將變得十分麻煩。除非我們研製新型技術，並在必要的訓練投入大量資金來完成“生命挽救任務”，否則哈勃太空望遠鏡作為人類最偉大的光學觀測台將隨意地終結生命。一項無人太空任務可能發送機器化操作，用於控制哈勃太空望遠鏡大氣層再入過程，一些倖存的部分可能墜入海洋，但是這樣做可能會縮短該望遠鏡的服役時間。

如果我們保持現狀，可以預測哈勃太空望遠鏡的組件會持續使用幾十年時間，但是它的軌道位置將發生變化。曾在2009年最後一次維修哈勃太空望遠鏡的宇航員邁克爾·馬西米諾（Michael Massimino）稱，該望遠鏡的軌道將逐漸下降，雖然哈勃太空望遠鏡的狀況很好，但是伴隨著它的軌道距離地球越來越近，將迎來游戲結束的時刻。

因此，2009年最後一次維修任務中在望遠鏡上安裝了一個對接裝置——軟捕捉和會合系統，任何火箭與其對接之後都可以將哈勃太空望遠鏡安全送返地面。

但是時間是發展這項技術的關鍵，它可以拯救哈勃太空望遠鏡，並延長其使用壽命，或者使它安全脫離軌道。如果它繼續沿著當前軌道運行，很可能會碰撞在地球表面，最早於本世紀30年代以無控制的方式墜落到地面，或許僅有十幾年的時間，這主要取決於不可預知因素的多少。

事實上哈勃太空望遠鏡比歷史上任何天文觀測台都更大程度地改變了我們對宇宙的觀點，雖然其它陸基和空基觀測台都已建造，並在許多方面超越了哈勃望遠鏡，但是對於某種類型的太空觀測而言，它仍是人類創造最好的太空觀測設備。但是從其軌道本質上講，其生命是有限的，如果我們什麼也不做，那麼它將以一種可怕的、潛在危險的方式死亡。如何拯救它是一個長期項目，需要目前就開始進行規劃，哈勃太空望遠鏡逐漸下降，如果我們不盡快拿出措施方案，或許會錯過最佳時機。