哈勃望远镜的传奇一生(四)——最后一次约会

欢迎来到“火星茶馆”,这是一次有关宇宙与航天内容的尝试,想提供有情怀、有深度的科普。


边欣赏美景,边维修哈勃,壮哉美哉!

前期链接:哈勃望远镜的传奇一生(一)、哈勃望远镜的传奇一生(二)、哈勃望远镜的传奇一生(三)

上期回顾:在哈勃升空14周年纪念日当天,美国国家航空航天局突然宣布取消哈勃的第五次维修任务。当消息公布,引起轩然大波。美国公众开始大量给美国总统和国会议员写信,表示不能接受取消维修的决定。公众自发为一台科学仪器的生存而请愿,在历史上从未有过的。在强大的公众压力下,哈勃的最后一次维修得以恢复。2009年5月11日,“亚特兰蒂斯号”航天飞机升空最后一次飞向哈勃,这次维修将是有史以来最具挑战性和风险的一次太空行走任务。


最后一次迎回哈勃

这很像是圣诞节早上没拆礼物之前,我起床下楼去吃早餐,脸上挂着满满的笑容,这种期待的感觉超级棒! ——  梅根·麦克阿瑟,第五次维修任务中唯一的女宇航员

太空中的梅根·麦克阿瑟,注意看,头发和项链在失重下漂浮起来了  

随着梅根·麦克阿瑟报告:“我完成了锁定,已经捕获哈勃。”航天飞机上爆发了一阵欢呼,接着传来约翰逊空间中心控制室的声音:“休斯顿已收到。干得好,梅根!能再次迎回哈勃的感觉真好!

“亚特兰蒂斯号”在追赶中看到的哈勃,下面是美丽的蓝色海洋

是的,“亚特兰蒂斯号”刚刚完成了与哈勃的“亲密接触”,由宇航员梅根操作航天飞机上长长的白色机械臂“抓住”了哈勃。这是7年以来,我们再次接近他。而为了完成这次“亲密接触”,在之前几个小时里,“亚特兰蒂斯号”一直在追赶哈勃。哈勃在太空中以470公里/秒的速度飞行,而“亚特兰蒂斯号”要做的是逐渐接近并与之保持同速。足够接近并速度相同后,就能实施捕获了。

从“亚特兰蒂斯号”的舷窗拍摄到机械臂抓捕哈勃的瞬间

在捕获以后,梅根让哈勃“落座”在一个特制的支架上,这样哈勃与“亚特兰蒂斯号”就稳固连接在了一起,方便宇航员进行维修操作。

哈勃正在缓缓地“落座”

出门就碰“钉子”

应该说这是一次奇迹,我们差点就彻底失败了。——哈勃某位高级项目科学家

虽然“亚特兰蒂斯号”上只有7名宇航员,但参与哈勃最后一次维修的人数却远远不只如此,约翰逊空间中心就有上百人在24小时为之工作。由于这是最后一次机会,安排的维修工作非常多,以期尽可能提高性能和延长寿命。

5次太空行走的时间表,任务非常饱满

2009年5月13日,约翰逊空间中心就开始繁忙起来,为即将到来的第一次出舱太空行走做准备。5月14日,第一次太空行走,上来就是更换一台非常重要的科学设备——广角相机被称为“全色”相机,可以从红外到紫外波段给出色彩丰富的图像。

紧张处理卡住的螺栓

在拆除已使用16年的第二代广角相机时,麻烦发生了,一个螺栓卡住了。出师不利,第一个任务就卡壳了,真像一场噩梦。如果不能顺利拆卸第二代广角相机,就无法完成安装第三代广角相机的任务。而第三代广角相机的性能将是第二代的7-16倍。约翰逊空间中心要求宇航员尽全力,无论如何也要拆除螺栓。在宇航员的全力以赴下,这场噩梦终于结束,最终完成了广角相机的更换,地面中心全体起立鼓掌,大家都松一口气。

艰难的战斗

天啊!这就像是一场重量级的战斗!——迈克尔·古德,任务专家

任务专家迈克尔·古德在太空中的特写

5月15日,第二次太空行走,对于延长哈勃的寿命至关重要,更换的是所有的6个陀螺仪。陀螺仪是哈勃的姿态敏感器,可以看成是人的运动感知系统。陀螺仪能测量出哈勃是绕哪个轴转动,转动的速度是多少。正是由于陀螺仪的精确测量,哈勃才有可能拍出稳定的图像。

宇航员迈克尔·古德协助宇航员迈克尔·马西米诺进入哈勃内部

更换陀螺仪的工作难度和风险非常高,需要宇航员迈克尔·马西米诺的身体完全进入狭窄的哈勃内部,获得安装位置的视野。而宇航员迈克尔·古德使用一根类似于巨大牙签的工具,在马西米诺的指导下,完成陀螺仪的安装。无论是宇航员的身体,还是手中的工具,都要避免碰到周围的精密仪器。其中星敏感器尤其娇贵,一次碰撞就有可能导致哈勃报废。宇航员非常小心谨慎,避开了风险。但工作并不顺利,在夜晚降临时,有两个陀螺仪(这是一件仪器)怎么也装不上,好像是被什么给顶住了。经过了几个小时令人精疲力竭的尝试,在零下100多度的环境下,终于完成了安装。

终于安装完陀螺仪的迈克尔·古德,转身高举双手向同伴庆祝胜利

禅定时刻

它需要我集中所有的专注力,我像是以禅的方式在工作。——安德鲁·费斯特尔,任务专家

 安德鲁·费斯特尔任务间隙的休闲时刻

5月16日,第三次太空行走,有两项重要工作:1、安装新的宇宙起源频谱仪,取代原来的COSTAR光学矫正系统;2、修复损坏的先进巡天相机。其中先进巡天相机的维修是难度非常大的,因为该仪器内部发生了严重的电源故障,需要在太空中打开仪器并更换脆弱的电路板进行维修,而在设计之初是没有考虑这种维修方式。宇航员要戴着航天手套手工拆除32个细小的螺钉,如同戴着烤箱隔热手套进行脑外科手术,他需要完全集中注意力在当下。而拔下需要更换的电路板时,要非常小心不要被它锋利的边缘割到手套,一旦手套发生泄漏,人就会暴露在真空中丧命。还好没有意外发生。

“扯下来吧”

黑夜降临,周围一片漆黑,让心情更加压抑。就好像是某种寒冷与孤独渗透进来。我无法从这袭来的梦魇中醒来。 ——迈克尔·马西米诺,任务专家

隔着航天飞机舷窗与大美女合影的迈克尔·马西米诺 

5月17日,第四次太空行走,本来任务难度不算大,修复损坏的空间望远镜影像摄谱仪。可上来就遇到了麻烦,扶手上的一个螺钉拆不下来,而如果不能拆下扶手就不能进行后面的所有更换工作。在进行几个小时的失败尝试后,地面中心下令直接将扶手扯下来。宇航员在几次用力后,成功拆下了扶手,并且没有造成多余物。多余物是一种危险的存在,漂浮在哈勃内部可能会造成设备意外短路,烧毁仪器。之后,顺利修复了空间望远镜影像摄谱仪,给它更换了损坏的电路板。

最后一次太空行走

我们很享受这次的过程,因为我们已经彻底修理好了。我认为,它至少可以再工作20年。——哈勃某位高级项目科学家

俯瞰美丽的夏威夷

5月18日,第五次太空行走,也是最后一次,替换损坏的精细导星传感器。精细导星传感器是保证哈勃能正确并稳定对准预定观察方向的关键设备,一旦锁定目标星,可以保持哈勃的指向“抖动”在0.007弧秒以内,精度相当于能将一束激光准确照射在300公里外的一角硬币上。正是这难以置信的精度,给我们难以置信的清晰图像。

宇航员正小心地取出损坏的精细导星传感器

告别

哈勃缓慢离开我们

5月19日08:57,哈勃在撒哈拉上空回归轨道,完成了我们与他的最后一次约会。这注定是个历史性的时刻,由于航天飞机于2011年全体退役,这极有可能是我们最后一次近距离和他见面。哈勃的命运可能是在2021年后,在地面的主动引导下坠毁在太平洋上空。


鹰状星云中著名的创造之柱

下期预告:哈勃从1990年升空到现在为止,已经渡过了28个年头,远远超过预期寿命。到底是什么样的成就,可以让哈勃受到科学家和大众的如此喜爱?他又帮助人类解开了宇宙的哪些未解之谜?敬请期待“火星茶馆”下一期。

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