透過精密鏡片,看清萬千世界:《精確的力量》選摘(2)

2019-12-05 05:10

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哈伯望遠鏡。(圖/pixabay)

哈伯望遠鏡。(圖/pixabay)

哈伯望遠鏡在建造時可謂龐然大物(大小等於五層樓房),但飄浮於浩瀚無垠的太空時卻顯得微不足道,而且也不是太空中最漂亮的物件。它長相笨拙,似乎曾是個身漆銀色的胖男孩,瞬間長大之後,顯得呆頭呆腦。哈伯獨自飄浮著,有了新體態,但母親無力為他添購新衣,因此衣服皺巴巴的,笨拙難看,穿起來不舒適。此外,它的一端有鉸鏈蓋,可讓光進入艙筒,看起來也十分笨拙,很像廚房垃圾桶打開的蓋子,似乎有人踩著凸出的腳踏板,因此蓋子一直開著。然而,它沒有腳踏板,卻有方形太陽能板。望遠鏡改變姿態和位置時,溫度會隨之改變,太陽能板便會跟著收攏或開展。

哈伯太空望遠鏡可能不漂亮,但建造它的兩家廠商及其客戶NASA都知道,這架望遠鏡功能極為強大。從許多方面而言,它是非常簡單的望遠鏡,有一個所謂的卡塞格林反射望遠鏡(Cassegrain reflector),業餘觀星者無人不知這個物件,還有一對彼此相對的鏡子:主鏡收集光線並將其反射到較小的次鏡,次鏡又會反射光線,光線穿過主鏡中央的一個孔洞,會照射到各種觀測設備(照相機、光譜儀﹝spectrometer﹞,以及各種波長的探測器,波長從紫外線到可見光光譜,再到近紅外線)。探測器置於電話亭大小的箱子,緊密排列於主鏡後方,收集的數據會以遙測訊號傳回地球。

卡塞格林反射望遠鏡運用一種特殊形狀的鏡子,稱為雙曲面反射器(hyperbolic reflector),專門用來降低兩種像差,亦即彗星軌跡般的像差(稱為彗形像差)和透鏡邊緣誤差(稱為球面像差)。哈伯太空望遠鏡五月進入太空之後(亦即「發現號」啟動煞車推進器,然後從軌道上跌落,以螺旋方式朝地球下降,讓望遠鏡獨自安靜地待在太空),似乎便具備強大的探索天文潛力,而科學家也早已充分考慮、預估且避免各種光學失真和像差情況。沒料到六週之後,一場夢魘降臨。這不同於「挑戰者號」遇到的夢魘,知道在寒冷天氣發射太空梭有風險的工程師可急忙取消飛行任務。哈伯看似一切正常,人人皆心滿意足,而且心存傲慢。

哈伯望遠鏡。(圖/維基百科)
哈伯望遠鏡。(圖/維基百科)

萬事起初正常。望遠鏡進入軌道三週之後,亦即五月二十日,所有人都認為它已經從佛羅里達海濱的熱度冷卻到跟新環境周邊同樣的溫度,任務管制中心(Mission Control)便發出訊號,打開連到鏡面的前方鉸鏈蓋。

哈伯即將運轉。來自一百萬顆恆星的第一道光線(這個時刻就是如此命名,稱為「第一道光線」﹝First Light﹞)開始湧入望遠鏡的艙筒。光線朝主鏡前進,然後來回反射,最終進入探測器成為數據。遠在地表巴爾的摩(Baltimore)約翰‧霍普金斯大學(Johns Hopkins University in Baltimore)太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的天象觀察者正焦急等待數據。訊號傳輸非常完美。數據如同預期串流而下。名叫埃里克‧克遜(Eric Chaisson)的天文學家檢視了傳來的圖像,霎時之間,(根據他所說的話)「整個人就像洩了氣的皮球」。

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