1609 年，伽利略首次把他的小型望远镜指向夜空，进而发现了木星的卫星、银河系中的恒星，还发现了金星和月球一样有着阴晴圆缺。而在此之前，人们对宇宙所有的了解都来自于肉眼的简单观察。这位意大利天文学家开启了一场天文学的革命。
在接下来的几个世纪里，人们发明了更大更先进的望远镜。
天文台通常建造在偏远的郊区或山顶上，以避免人口密集区的光污染影响到科学家观测暗淡的天体。即使地面的选址已经如此小心翼翼，包围地球的大气层，仍然如一块不断翻腾的由气体和尘埃组成的毯子，干扰着天文观测。
不过，1990 年，随着哈勃空间望远镜（以下简称哈勃望远镜或哈勃）的发射，天文学家们终于在太空中有了一个主力望远镜，能够远离地球大气层的干扰。
1990 年 4 月 24 日，哈勃空间望远镜随着“发现号”航天飞机进入太空后，被放在距离地球表面 550 公里的轨道。在那儿，在最原始的黑暗太空中，它开始了历史上最成功和最令人兴奋的科学任务之一。
哈勃望远镜的记录令人印象深刻。它已经行驶了 48亿公里、环绕地球转了将近15 万圈，还拍摄了超过50 万张照片，其收集的数据相当于5000万册书籍的内容。它的探测范围从太阳系延伸到了人类目前已知的宇宙边缘。
它对天文学的每个领域都产生了重大影响。
而且，30 年来，哈勃仍坚守在岗。
哈勃望远镜就像一台时间机器，将我们带回到 138 亿年前的宇宙早期，并揭秘了那个动荡的时代。当时的宇宙充满了猛烈的爆炸，灾难性的天体碰撞，以及气体和尘埃在形成新星时产生的火焰风暴。一路上，它拍下了令人惊叹的深空景象，把我们带入了一个令人敬畏、混乱和神秘的宇宙。哈勃望远镜引领我们跨入了一个新的天文黄金时代。
哈勃是谁？
就像以他的名字命名的哈勃望远镜一样，埃德温·哈勃（EdwinHubble，1889—1953）让我们重新理解了宇宙以及我们在宇宙中的位置。哈勃年轻时在体育方面表现出色，但他潜心数学、法律和天文学。获得天文学博士学位后，他去了美国加利福尼亚州的威尔逊山天文台工作。当时，大多数天文学家都认为整个宇宙——我们用肉眼和最先进的望远镜所能看到的一切——都包含在银河系中。
哈勃使用当时世界上最大的望远镜——2.54米的胡克望远镜进行了长期的观测，通过研究它拍摄的照片，哈勃发现银河系以外还有其他星系，而且它们正在彼此加速远离。这催生了宇宙大爆炸理论，该理论推测宇宙开始于一个单一的点，然后伴随着能量和物质的巨大爆炸而不断膨胀。
哈勃空间望远镜早期危机
哈勃望远镜的成功之路并不是一帆风顺的。就在发射的几周后，哈勃发回的图像模糊不清。这是一个巨大的失误——远程望远镜的主镜形状不对。这就像戴上了一副不符合近视度数的眼镜，让人视力模糊。虽然计算机程序可以修复大部分的模糊图案，但前提是拍摄到的图像必须足够亮，这样哈勃就很难观测那些暗弱的天体。三年后的1993 年，宇航员乘“奋进号”航天飞机到太空中给哈勃望远镜安装了矫正光学系统，才解决了这个问题。
1997 年，在一次哈勃望远镜的维修任务期间，一名宇航员在安装新设备前移除了一台光谱仪（一种将光线分解成光谱的仪器）。哈勃望远镜长 13.2米，相当于一辆大型校车的长度；重 10900千克，相当于两只成年非洲大象的重量。它的主镜直径为 2.4 米，是哈勃望远镜在太空中的眼睛。它还有两个翼状太阳能电池板，负责收集太阳的能量，然后将其转换为电能给哈勃供电。哈勃望远镜绕地球一周约 97 分钟。
哈勃望远镜的非凡成就
①哈勃已经找到了仅距大爆炸 4.5 亿年的天体，这极大地帮助了科学家们了解宇宙是如何演化的。
②天文学家已经利用哈勃确定每个大型星系的中心都有一个超大质量黑洞，并且，星系中央的恒星凸起（核球）越大，这个黑洞的质量就越大。
③我们现在对围绕太阳以外的其他恒星运行的类木行星的大气层有了更多的了解。
④哈勃可以观测距离更远的天体，让天文学家可以精确计算宇宙的膨胀速度及其年龄（138 亿年）。
⑤可能我们什么都看不到，但暗物质确实存在。因为在宇宙中，暗物质的引力扭曲了来自遥远星系的光。在哈勃望远镜的帮助下，天文学家绘出了一张太空暗物质的分布网络图。
⑥埃德温·哈勃发现宇宙正在向四面八方膨胀。哈勃望远镜观测到现在的宇宙比其早期膨胀得更快。为加速膨胀提供动力的是一种神秘而无形的力量——暗能量。
图 | 《哈勃空间望远镜 我们观察宇宙的眼睛》-机械工业出版社
哈勃望远镜在太空中看得越远，我们能接触的时间就越早。例如，当哈勃拍摄一个距我们 7000 光年的物体时，它接收到的光其实已经用了 7000 年的时间穿越太空才到达哈勃的相机。所以我们看到的是这个物体 7000 年前的样子。
上图展示了地面望远镜在1990年（哈勃发射的那年）能观测到的距离，以及哈勃望远镜在性能升级后的新成就。詹姆斯·韦伯空间望远镜（拥有哈勃七倍的聚光能力，它将更深入地观测太空。这台望远镜将具有哈勃望远镜缺乏的红外视觉，这能使其捕捉到在大爆炸 2 亿年后形成的恒星所发出的古老光线。它还会在离太阳相对较近的恒星周围寻找可能具备生命存在条件的行星，并研究太阳系的演化过程。韦伯望远镜目前计划于 2021 年发射。）将为我们带来下一个伟大的飞跃。
当哈勃望远镜升空时，我们究竟能看到些什么？
这两幅来自哈勃望远镜的图像可能被看作两个完全不相关的天体，但它们都是礁湖星云的“肖像”，该星云是一个距离我们 4000 光年远的巨型恒星摇篮。为什么它们看起来如此不同呢？因为左边的照片是在可见光波段拍摄的，而右边的照片是在近红外波段拍摄的。
哈勃望远镜是一个厉害的多任务处理者。为了得到名为 NGC1512 的棒旋星系的壮观图像，它用了三个科学仪器在紫外光、可见光和红外光等不同的波段对天体进行单独曝光，它们分别是是暗天体照相机（FOC）、第二代广域和行星照相（WFPC2）以及近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）。在紫外线图像中，年轻炽热的恒星成环状包围着中心。天文学家通过在不同的波段分析同一个天体，就能得知有关其化学组成和年龄的更多信息。
NGC1512 中心的图像是由上面的七张哈勃望远镜拍摄的图像合成的，看起来就像一个镶嵌宝石的金罐。围绕星系主盘的亮粉色斑块是新生的星团。NGC1512 距离我们 3000 万光年，是银河系的邻居。
棒旋星系 NGC1512
1994 年 7 月 16 日到 22 日，舒梅克 – 列维 9 号彗星的 20 个碎片在与木星碰撞时爆炸，并在这颗巨大的行星上留下了黑色的“瘀伤”，如以下两张图片所示。天文爱好者们可以用自己的望远镜观测这个场景好几周。这种千载难逢的混搭被哈勃空间望远镜记录下来了。在左图靠下的云带中，可以看到椭圆形的大红斑，不过近年来哈勃望远镜发现，比起红色的椭圆形，它更像橙色的圆形。
哈勃望远镜的近红外视野跨越 27000 光年，穿透重重星际尘埃，拍摄到了银河系的中心。像繁华城市的闹市区一样，银河系的中心也非常拥挤。下图中的亮蓝色星是前景星（处于观测者和观测对象之间的恒星）。红色的星星被尘埃笼罩。浓密的气体和尘埃云的轮廓在背景恒星的衬托下被勾勒出来。银河系的中心有一个超大质量黑洞，这是一个引力场非常强的空间区域，任何物质都无法逃逸。一个由 1000 万颗恒星组成的稠密星团环绕着这个黑洞。
哈勃望远镜拍摄了许多壮观的景象，记录了银河系中那些最明亮、最年轻和最古老的恒星的诞生、成长和死亡。它帮助我们更好地了解银河系。
绚烂的星云画廊
壮丽的星系画廊
随着哈勃空间望远镜的发射，我们进入了一个新的探索时代。像早期无畏的探险者在地球上未知的海域航行，并且永远地改变了我们对世界的认知一样，哈勃望远镜向我们展示了宇宙中人类从未见过的地方。
138 亿年前发生了一场灾难性的爆炸，然后我们的宇宙就诞生了。从那时起，宇宙就开始从爆炸的那个点往外膨胀。我们向太空中看得越远，我们看到的物体就越古老。哈勃望远镜凝视着宇宙深处，捕捉到了宇宙年轻时的照片。当时，宇宙中密集的物质就像街机游戏中的弹球一样被推来推去。那是一个动荡、混乱的时代。
如果俯视一个微型宇宙，我们能看到的、能用手捧起来的一切——星系、星云、恒星、行星、气体和尘埃——加起来只占宇宙的 5%。剩下的 95% 是暗物质和暗能量，它们是肉眼不可见的。根据它们对宇宙中可见物质的影响，天文学家确定了它们的存在。正如我们在地球上看不到重力，但我们能根据重力对物体的影响而确定其存在。比如，把球扔到空中，它又会掉下来。暗物质和暗能量是宇宙中最大的谜团之一。
哈勃空间望远镜因其在深空探索中展现出来的强大能力，成为我们探索宇宙起源与归宿的珍贵伙伴。
