世界顶级修理：维修“哈勃”

子  世界顶级修理：维修“哈勃”

两架航天飞机，同时矗立在美国肯尼迪航天中心的发射台上。出现这罕见景象，是为了维修太空中的哈勃天文望远镜。一架是是搭载7名航天员执行维修任务的“亚特兰蒂斯”号航天飞机，另一架是“奋进”号，准备着随时为“亚特兰蒂斯”号保驾。

“哈勃”望远镜，是美国航空航天局（NASA）的一台巨大的太空天文望远镜。1990年4月24日，“哈勃”由美国航天局（NASA）的航天飞机发射进入轨道，此后，它就成了一座太空天文台。这台建成时就耗资17亿美元的望远镜重量惊人，达到11吨。体长13米，主镜镜面直径达240厘米。它在离地球表面580千米高空的轨道上运行，能分辨150亿光年的物质。它给天文学家们提供了无数极有价值的图片和数据，为人类解开某些重大的宇宙之谜作出了巨大贡献。天文领域前沿的研究已离不了“哈勃”，因此，“哈勃”出现故障，就必须进行修理；如果它退役，则须有后继者替代。

由于研制过程必然存在的缺陷以及恶劣的太空环境影响，哈勃望远镜在运行中会不时出现各种问题或故障。而且根据需要，还得安装新的仪器设备。因此，按照设计，每隔三年就应对哈勃进行一次大维修，可实际中，每次维修都是不断拖延后才得以进行。即使这样，19年间经历的维修已有过4次，眼下这次则是第5次，也是最后一次大修。而今次维修距上一次（2002年）相隔已有7年之久了。

 修理哈勃望远镜是在地面美国太空总署等部门密切监控下进行，航天员的太空行走任务非常繁重。更何况维修任务面临很大风险，所以这种惊险的太空活动曾被认为是自“阿波罗 11”登月以来，最为艰巨的航天任务。堪称世界最高端的维修，为举世瞩目。

 美国东部时间5月11日下午2时01分(北京时间5月12日凌晨2时01分)，“亚特兰蒂斯”号航天飞机从位于佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空，开始为时13天的太空之旅。乘此，先回顾一下“哈勃”前四次的大修吧。

 第一次维修“哈勃”（代号STS-67）。1993年12月2日，美国“奋进”号航天飞机载着7名富有太空活动经验的宇航员（其中有一名女性），在卡纳维拉尔角升空开始对哈勃望远镜进行修复。这次太空活动任务之艰巨，堪称自1972年人类首次登月以来之最。7名航天员中，包括1名女性在内的4人（分为两组）进行了5次太空行走，共在真空中工作35小时28分钟，为哈勃更换了11个部件，有的设备还进行了调整。在为期11天，耗资6.3亿美元的太空飞行中，完成了计划设定的修复任务，创下航天史上新的纪录。

在已经进行的多次维修中，第一次维修是最重要的，因是首次维修，涉及到了很多方面。如果把维修哈勃太空望远镜比作建造高楼，首次维修就如同为建大楼夯实地基，后续的维修都是在第一次维修的基础上进行的。

 第二次维修任务。1997年2月11日凌晨，搭乘7名美国宇航员的“发现”号航天飞机升空， 对已在太空飞行了7年的“哈勃”太空望远镜进行大修。航天飞机在轨道上将哈勃望远镜捕获，安置在载重平台上。从13日深夜到18日凌晨， 4名宇航员分两组进行了5次太空行走，为“哈勃”更换了包括近红外照相机、多目标分光仪和太空望远镜图像摄谱仪在内的11种新设备，还更换了太阳能电池板并修补了望远镜上部分绝缘层。 19日凌晨，宇航员将改造一新的“哈勃”重新释放到太空。21日凌晨，“发现”号顺利返回地面，完成了这次代号STS-81航次的任务。

 第三次太空大维护。由于六台陀螺仪中的三台故障，使望远镜不能胜任科学观察，这次维护任务由“发现”号航天飞机在1999年12月的代号“STS-103”航次中执行。7名宇航员在太空中更换了全部的陀螺仪和一个精细卫星传感器和计算机，安装了一套电压/温度改善工具（VIK）以防止电池的过热，并且更换绝热毯。新的计算器是能在低温辐射下运作的英特尔486，可以执行某些过去只能在地面处理的有关宇宙飞船的计算工作。

 第四次维护任务。由“哥伦比亚号”航天飞机于2002年3月在STS-109航次中执行。以先进的巡天照相机（ACS）替换了暗天体照相机（FOC），激活了已经在1999年耗尽了冷却剂而处于休眠状态的近红外线照相机和多目标分光仪（NICMOS）。更换了冷却系统后，虽然还不能达到设计预期的低温，但已可以继续工作了。

   在这次任务中再度更换了太阳能板，并更换了已工作了11年的电力控制装置。新的配电设备能提供更大动力，这使得哈勃空间望远镜上所有的仪器可以同时运作。这是哈勃空间望远镜升空之后，首度能完全应用所获得的电力。其中影响最大的两架仪器，先进巡天照相机和近红外线照相机和多目标分光仪，在2003至2004年间共同完成了哈勃超深空探视。在修复了主镜存在的结构问题，为哈勃空间望远镜安装新的仪器设备后，“哈勃”始终担当了天文学领域的领头羊。

 STS-109任务围绕地球轨道运行165周，在历时262小时10分钟的任务期间，总行程达450万英里。STS-109任务有5次太空行走，用时35小时55分，是有史以来太空行走时间最长的一次任务。

  今次是第五次，也是最后一次的哈勃维修任务，航天代号STS-125（航次）。　

 设计寿命只有15年的哈勃已在太空运行了19年，超期服役令其出现了许多的故障，面临报废的危险。原先，因“哥伦比亚”号航天飞机坠毁，考虑到宇航员的安全，美国宇航局打算放弃对哈勃望远镜的修理。 但是，如再不对“哈勃”大修，由于电池和稳定装置已经接近了设计寿命，今年哈勃就将停止运转。按照美航天局计划，到2010年，所有三架航天飞机都将在完成国际空间站建设任务以后，全部退役。　届时，美国将没有大型航天器把新仪器送上太空，或将淘汰零部件运回地面。航天飞机有一个很宽大的货物舱，每艘通常搭载7名宇航员，执行为期两周的维修任务。而今后替代航天飞机的是美宇航局新一代载人航天器“猎户座”飞船。该飞行器较小，按照设计，“猎户座”在执行国际空间站或其他太空任务时只能搭载4名宇航员。

 经过多方面研究之后，美国宇航局最终决定在今年派遣宇航员对哈勃进行修理。所以此次维修哈勃是势在必行。由于在太空维修的工作轨道正是太空拉圾密集区，因此担心“亚特兰蒂斯”号遭太空垃圾重创，宇航员被困于轨道或出现其他险情。为了安全上双保险，美国宇航局准备了另外一架航天飞机“奋进”号，让其在发射台待命，一旦需要时，可立即升空对“亚特兰蒂斯”号实施救援。

 由于与上次维修间隔了这么久，哈勃一些系统故障很多，修复工作繁杂。因为又是最后一次对哈勃维修，所以，这次任务与以往相比有许多不同寻常之处，美宇航局还专门为这次任务研制了多种维修工具和检测仪器。

“ 亚特兰蒂斯”号航天飞机的7位勇士在距地球面580公里的太空从事的是一项惊险的修理工作：12日，哈勃被亚特兰蒂斯抓住，稳稳地安置在维修平台上。13日，2名美国宇航员出舱实施首次太空行走，成功为哈勃太空望远镜安装一台新相机，以替代服役16年之久的旧相机。在以后3天里，也是每两人一组，出舱实施太空维修作业，每天持续太空行走的时间都达到7小时。

 17日下午，宇航员迈克.马西米诺和迈克.古德合作进行第4次太空行走。修复了哈勃望远镜上一个停止工作的成像光谱仪。两名宇航员随后为这个光谱仪更换了低压电源板，成功地使其恢复正常功能。他们当天的太空行走持续了8个多小时。

这项任务相当艰难，他们也在整个过程中碰到了不少障碍，其中包括螺栓被卡住、太空装的靴子不合适，以及手套破损等问题。

 18日，两名宇航员约翰·格伦斯菲尔德和安德鲁·福斯特进行了最后一次太空行走，为哈勃太空望远镜更换了三块电池、一个恒星追踪传感器以及热屏蔽罩，完成了对哈勃的最后一次维护工作。此次太空行走耗时约7小时。也是“阿特兰蒂斯”号“捕获”哈勃以来，宇航员们进行的第5次太空行走。

 “阿特兰蒂斯”号航天飞机上的7名宇航员在9天的维修工时内，通过5次太空行走对哈勃望远镜进行了最后维护，

 航天员为哈勃更换了新的电池、陀螺仪和更精细卫星传感器（FGS）并修理太空望远镜影像摄谱仪（STIS），安装了新的对接环。他们还安装了二架新的仪器：宇宙起源频谱仪和第三代广域照相机。

 这次新安装的广域相机价值1．32亿美元，天文学家利用它可观测宇宙5、6亿年时的情景；新陀螺仪可以使哈勃更精确地对准宇宙中更遥远的天体；新安装的对接环将在哈勃望远镜退役返回地球时发挥作用；新安装的“宇宙起源光谱仪”是迄今太空中灵敏度最高的光谱仪，有这新装备，哈勃望远镜将可以向科学家提供宇宙中遥远天体的温度、密度及其运行速度的精确数据。19日，“阿特兰蒂斯”号将“哈勃“释放”，让其重返轨道。

 由于天气原因在降落被二次推迟过后，“亚特兰蒂斯”号航天飞机于美国西部时间24日8时39分，安全降落在加利福尼亚州爱德华兹空军基地，7名宇航员圆满完成了对哈勃太空望远镜最后一次维护的飞行任务。随后由一架波音747飞机将亚特兰蒂斯号载运回家——肯尼迪航天中心，为此，美国航天局要多花费200万美元。

 每次大修都使“哈勃”面貌一新，都为它增添了新的能力，而今次哈勃望远镜重要系统的修复，进一步提升了它宇宙探测能力。科学家们也能更好的通过哈勃望远镜了望宇宙，解读宇宙。维护工作完成后，哈勃的服役期有望最少延长至2014年。

 哈勃太空望远镜是迄今为止，人类探索宇宙的最大功臣，但其研发、维修的代价也很高。经过不断维修、升级和二十多年的使用，等哈勃“退休”时，总耗资可能达到100亿美元。但没有人认为这笔钱花得不值。

　 尽管成就 辉煌，尽管人们仍对它恋恋不舍，但经常带病工作的“哈勃”，毕竟已到了老年，大修也难使其保持青春。“哈勃”所剩时日不多，终究是要被替换下岗的。到2014年，在为人类做出巨大贡献的哈勃停止工作之后，美国宇航局将于2013年发射与欧盟以及加拿大联合开发的下一代太空望远镜——“詹姆士·维伯”太空望远镜继续哈勃的历史使命。

哈勃的旧设备会被宇航员回收，陈列在美国航天研究所里。

 （图，维修哈勃太空天文望远镜））