歡迎來到“火星茶館”，這是一次有關(guān)宇宙與航天內(nèi)容的嘗試，想提供有情懷、有深度的科普。

執(zhí)行最后一次哈勃維修任務(wù)的英雄們，其中約翰·格倫斯費爾德（左二）是第三次執(zhí)行哈勃維修任務(wù)

前期鏈接：哈勃望遠鏡的傳奇一生（一）、哈勃望遠鏡的傳奇一生（二）

上期回顧：當哈勃望遠鏡終于得償所愿，翱翔太空后，人們卻驚訝地發(fā)現(xiàn)他是個“近視眼”。造成這個災(zāi)難的原因只是主鏡多磨了2.2微米，約是頭發(fā)絲直徑的1/50。在多種方案討論后，最終“奮進號”航天飛機對哈勃展開了一次史無前例的太空維修，并且大獲成功。此后，航天飛機大約每3年就會升空去對哈勃進行一次大維修大升級。通過一共四次維修任務(wù)，哈勃望遠鏡不斷脫胎換骨，天文觀測能力一直超越任何地面望遠鏡十倍以上。第四次維修任務(wù)結(jié)束不久，哈勃望遠鏡又將再一次站在懸崖邊，接受命運的考驗。

懸崖邊的哈勃

第四次維修后使用新安裝的先進巡天相機拍攝的蝌蚪星系，成為哈勃最經(jīng)典的照片之一

哈勃望遠鏡在第四次維修后再次迸發(fā)了新生，雖然即將在2005年到達15年的設(shè)計壽命，但哈勃未現(xiàn)疲態(tài)，依然爭分奪秒開展最高水平的天文觀測。就在所有人都預(yù)期將會有第五次維修，保證哈勃能繼續(xù)前行時，一場巨大的變故來臨。

“哥倫比亞號”航天飛機事故中喪生的7名宇航員，左起：布朗、赫斯本德、克拉克、喬拉、安德森、麥庫爾、拉蒙

2003年2月1日，也就是哈勃第四次維修任務(wù)完成一年后，“哥倫比亞號”航天飛機在太空進行為期15天的任務(wù)后重新進入地球大氣層時解體，造成機上所有7名宇航員喪生。這場悲劇再次沉重打擊了美國航天業(yè)。2004年4月24日，在這場悲劇發(fā)生一年之后，也正是哈勃升空14年紀念日當天，出于宇航員安全和經(jīng)費方面的考慮，美國國家航空航天局宣布取消哈勃的第五次維修任務(wù)。這對哈勃是致命的，如果沒有航天飛機更換設(shè)備，哈勃將在大約3、4年后因所有陀螺儀失效以及電池耗盡而“喪生”。

這是哈勃的姿態(tài)控制系統(tǒng)，陀螺儀是空間定向用的。

2005年8月31日，哈勃望遠鏡的運營團隊為延長哈勃壽命做出了最后努力，關(guān)閉了三個陀螺儀中的一個，使望遠鏡進入雙陀螺操作模式，以保持第三陀螺的使用壽命，來延長哈勃的科學(xué)觀測。哈勃似乎進入了生命的最后階段，等待他的是緩慢而不可避免的冰冷死亡。?

公眾的選擇

一副由哈勃照片引發(fā)靈感創(chuàng)造出來的藝術(shù)畫，除了美術(shù)作品，還有大量詩歌和音樂等藝術(shù)形式

哈勃望遠鏡在這個時代是一個獨特的存在，他是一件科學(xué)儀器，卻擁有明星一般的知名度。人類一直通過他那集中在可見光波段附近的極強“視力”，身臨其境般地看到了廣闊深遠、璀璨奪目、絢爛多姿的星空。這些圖像不但讓天文學(xué)家如獲至寶，也讓普通大眾也如癡如醉，產(chǎn)生無限遐想?，F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上絕大部分美麗星空的圖片都是來源于哈勃，甚至由此還產(chǎn)生一個美術(shù)門派——太空美術(shù)。10多年的時間里，他的知名度超越了科學(xué)邊界，也超越了美國國界，在普及天文知識和影響大眾方面，具有其它天文儀器望塵莫及的影響力，被科學(xué)家和大眾當成知名人士對待。

時任NASA局長西恩·奧基夫正在接受國會質(zhì)詢

當美國國家航空航天局宣布取消哈勃的第五次維修任務(wù)時，大概也意料不到自己設(shè)計并發(fā)射的哈勃望遠鏡有這么大的公眾影響力。取消維修任務(wù)的消息在公眾中引起軒然大波。美國公眾開始大量給美國總統(tǒng)和國會議員寫信，表示不能接受取消維修的決定。在強烈的公眾壓力下，國會議員向美國國家航空航天局施壓，要求修復(fù)哈勃望遠鏡。

美國國家航空航天局新任局長邁克爾·格里芬向全世界宣布將進行第五次哈勃維修

2006年10月31日，當美國國家航空航天局新任局長邁克爾·格里芬宣布將進行第五次哈勃維修時，全場起立為這個激動人心的決定而鼓掌。上一次經(jīng)費被徹底刪除，是天文學(xué)家的呼聲和集體行動，拯救了尚在懷胎中的哈勃；而這次是公眾的呼聲和集體行動，拯救了年邁的哈勃。社會文明的發(fā)展并不只是極少數(shù)社會精英的責(zé)任，而是多數(shù)人進步的體現(xiàn)，哪怕只是都向前邁出了一小步。哈勃望遠鏡啟迪了公眾在宇宙認知上的進步，反過來他也得到了公眾的尊重和愛戴。

揪心的風(fēng)險與應(yīng)對

作為航天飛機臨時避難所的國際空間站，? 有1200立方米的內(nèi)部空間，總重量420噸，總輸出功率達到110千瓦，桁架長度108.4米，艙體長度74米。

在經(jīng)歷的“哥倫比亞號”航天飛機失事后，為避免航天飛機出現(xiàn)不可修復(fù)的損傷時而沒有應(yīng)對措施，美國國家航空航天局要求將國際空間站作為航天飛機的避難所。值得一提的是，國際空間站與哈勃望遠鏡是很有淵源的。國際空間站之所以能成為現(xiàn)實，正是利用了維修哈勃積累的大量太空操作經(jīng)驗。航天飛機要能在需要避難時抵達國際空間站，意味著執(zhí)行任務(wù)的軌道要與國際空間站的軌道相近（軌道高度400公里，軌道傾角51.65度）。而哈勃望遠鏡的軌道高度是550公里，傾角是28.5度。這兩個軌道相差太遠，航天飛機沒有能力從哈勃的軌道飛到國際空間站的軌道。但為了維修哈勃，美國國家航空航天局開出例外。

太空垃圾的分布示意圖。其中有兩個主要的分布帶：位于地球靜止軌道上的環(huán)狀帶及位于近地軌道上的云狀帶。

航天飛機面臨的最大威脅是太空垃圾，而在哈勃望遠鏡的軌道附近有著各種各樣的太空垃圾。而另一個意外更加加劇了本來就讓人擔(dān)憂的風(fēng)險。2009年2月10日，美國的銥星33號和俄羅斯的宇宙2251兩顆衛(wèi)星發(fā)生了碰撞，產(chǎn)生了1.9萬塊直徑超過10厘米的太空垃圾。這些太空垃圾在軌道上高速飛行，速度是戰(zhàn)斗機的10倍以上，一旦發(fā)生碰撞，后果不堪設(shè)想。

1993年哈勃維修拆下來的太陽帆板上的太空垃圾撞擊痕跡

其實哈勃第五次維修的最初計劃是于2008年10月14日發(fā)射。可就在發(fā)射前兩周，哈勃望遠鏡再次進入安全模式，經(jīng)調(diào)查確定是由于哈勃的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障，無法正常存儲觀測數(shù)據(jù)并傳回地球。為了應(yīng)對這個突發(fā)故障，維修計劃只能推遲到2009年5月，以留出時間研制可更換的設(shè)備。沒想到，這一次推遲卻等來了衛(wèi)星相撞的壞消息。

航天飛機之間太空救援的方案示意圖，通過機械臂連接兩架航天飛機，宇航員可以通過機械臂轉(zhuǎn)移到另一架航天飛機上。

經(jīng)過評估，航天飛機在哈勃維修期間遭受空間碎片撞擊的概率為1/185，這個風(fēng)險概率高于美國國家航空航天局制訂的1/200的安全標準。通過修改方案，讓航天飛機采用倒飛姿態(tài)保護機頭和機翼，維修完成后迅速降低高度，脫離危險區(qū)，能將風(fēng)險降為1/229，勉強符合標準。同時，由于沒有國際空間站作為避難所，為了在發(fā)生意外情況下，能對航天飛機進行及時救援。方案安排了另一架航天飛機在地面整裝待命，隨時準備發(fā)射支援。

蓄勢待發(fā)的?“亞特蘭提斯號”航天飛機

終于，一切都安排好了，只等發(fā)射的到來。

最后的維修

我在心中又過了一遍整個任務(wù)的流程，并問自己：“還有什么可能會出錯的，我們準備好處理這一切了嗎？”? ?——??約翰·格倫斯費爾德，第五次哈勃維修的任務(wù)專家

即將踏上征程的英雄宇航員們與地面人員進行最后道別

美國東部時間2009年5月11日14點01分，“亞特蘭提斯號”航天飛機從佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開始哈勃望遠鏡的第五次，也是最后一次維修的征程。這次牽動億萬人心的維修被稱為有史以來最具挑戰(zhàn)性和風(fēng)險的一次太空行走，5次出艙，每次都在6小時以上。為了保證萬無一失，“奮進號”航天飛機整裝待命，隨時準備營救。

眾多媒體來到現(xiàn)場隨時報道最新消息?

上萬名觀眾來到發(fā)射現(xiàn)場見證這一歷史性時刻。

為了觀看發(fā)射，10000多名觀眾放下當天的工作，甚至前一晚就沒有睡覺，很早就來到肯尼迪航天中心發(fā)射臺旁邊5公里遠的觀測位置。世界各地的新聞媒體也來到現(xiàn)場，拉開架勢，隨時報道現(xiàn)場出現(xiàn)的新聞。全世界都在關(guān)注哈勃的最后一次維修。

“亞特蘭提斯號”航天飛機攜帶全人類的期待發(fā)射升空

下期預(yù)告：隨著“亞特蘭提斯號”航天飛機順利升空，史無前例的巨大挑戰(zhàn)即將來臨。宇航員將會遇到哪些意外狀況？哈勃望遠鏡能否完成修復(fù)升級計劃？敬請期待“火星茶館”下一期。