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。
执行最后一次哈勃维修任务的英雄们，其中约翰·格伦斯费尔德（左二）是第三次执行哈勃维修任务
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）
上期回顾：当哈勃望远镜终于得偿所愿，翱翔太空后，人们却惊讶地发现他是个“近视眼”。造成这个灾难的原因只是主镜多磨了2.2微米，约是头发丝直径的1/50。在多种方案讨论后，最终“奋进号”航天飞机对哈勃展开了一次史无前例的太空维修，并且大获成功。此后，航天飞机大约每3年就会升空去对哈勃进行一次大维修大升级。通过一共四次维修任务，哈勃望远镜不断脱胎换骨，天文观测能力一直超越任何地面望远镜十倍以上。第四次维修任务结束不久，哈勃望远镜又将再一次站在悬崖边，接受命运的考验。
悬崖边的哈勃
第四次维修后使用新安装的先进巡天相机拍摄的蝌蚪星系，成为哈勃最经典的照片之一
哈勃望远镜在第四次维修后再次迸发了新生，虽然即将在2005年到达15年的设计寿命，但哈勃未现疲态，依然争分夺秒开展最高水平的天文观测。就在所有人都预期将会有第五次维修，保证哈勃能继续前行时，一场巨大的变故来临。
“哥伦比亚号”航天飞机事故中丧生的7名宇航员，左起：布朗、赫斯本德、克拉克、乔拉、安德森、麦库尔、拉蒙
2003年2月1日，也就是哈勃第四次维修任务完成一年后，“哥伦比亚号”航天飞机在太空进行为期15天的任务后重新进入地球大气层时解体，造成机上所有7名宇航员丧生。这场悲剧再次沉重打击了美国航天业。2004年4月24日，在这场悲剧发生一年之后，也正是哈勃升空14年纪念日当天，出于宇航员安全和经费方面的考虑，美国国家航空航天局宣布取消哈勃的第五次维修任务。这对哈勃是致命的，如果没有航天飞机更换设备，哈勃将在大约3、4年后因所有陀螺仪失效以及电池耗尽而“丧生”。
这是哈勃的姿态控制系统，陀螺仪是空间定向用的。
2005年8月31日，哈勃望远镜的运营团队为延长哈勃寿命做出了最后努力，关闭了三个陀螺仪中的一个，使望远镜进入双陀螺操作模式，以保持第三陀螺的使用寿命，来延长哈勃的科学观测。哈勃似乎进入了生命的最后阶段，等待他的是缓慢而不可避免的冰冷死亡。
公众的选择
一副由哈勃照片引发灵感创造出来的艺术画，除了美术作品，还有大量诗歌和音乐等艺术形式
哈勃望远镜在这个时代是一个独特的存在，他是一件科学仪器，却拥有明星一般的知名度。人类一直通过他那集中在可见光波段附近的极强“视力”，身临其境般地看到了广阔深远、璀璨夺目、绚烂多姿的星空。这些图像不但让天文学家如获至宝，也让普通大众也如痴如醉，产生无限遐想。现在互联网上绝大部分美丽星空的图片都是来源于哈勃，甚至由此还产生一个美术门派——太空美术。10多年的时间里，他的知名度超越了科学边界，也超越了美国国界，在普及天文知识和影响大众方面，具有其它天文仪器望尘莫及的影响力，被科学家和大众当成知名人士对待。
时任NASA局长西恩·奥基夫正在接受国会质询
当美国国家航空航天局宣布取消哈勃的第五次维修任务时，大概也意料不到自己设计并发射的哈勃望远镜有这么大的公众影响力。取消维修任务的消息在公众中引起轩然大波。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。在强烈的公众压力下，国会议员向美国国家航空航天局施压，要求修复哈勃望远镜。
美国国家航空航天局新任局长迈克尔·格里芬向全世界宣布将进行第五次哈勃维修
2006年10月31日，当美国国家航空航天局新任局长迈克尔·格里芬宣布将进行第五次哈勃维修时，全场起立为这个激动人心的决定而鼓掌。上一次经费被彻底删除，是天文学家的呼声和集体行动，拯救了尚在怀胎中的哈勃；而这次是公众的呼声和集体行动，拯救了年迈的哈勃。社会文明的发展并不只是极少数社会精英的责任，而是多数人进步的体现，哪怕只是都向前迈出了一小步。哈勃望远镜启迪了公众在宇宙认知上的进步，反过来他也得到了公众的尊重和爱戴。
揪心的风险与应对
作为航天飞机临时避难所的国际空间站， 有1200立方米的内部空间，总重量420吨，总输出功率达到110千瓦，桁架长度108.4米，舱体长度74米。
在经历的“哥伦比亚号”航天飞机失事后，为避免航天飞机出现不可修复的损伤时而没有应对措施，美国国家航空航天局要求将国际空间站作为航天飞机的避难所。值得一提的是，国际空间站与哈勃望远镜是很有渊源的。国际空间站之所以能成为现实，正是利用了维修哈勃积累的大量太空操作经验。航天飞机要能在需要避难时抵达国际空间站，意味着执行任务的轨道要与国际空间站的轨道相近（轨道高度400公里，轨道倾角51.65度）。而哈勃望远镜的轨道高度是550公里，倾角是28.5度。这两个轨道相差太远，航天飞机没有能力从哈勃的轨道飞到国际空间站的轨道。但为了维修哈勃，美国国家航空航天局开出例外。
太空垃圾的分布示意图。其中有两个主要的分布带：位于地球静止轨道上的环状带及位于近地轨道上的云状带。
航天飞机面临的最大威胁是太空垃圾，而在哈勃望远镜的轨道附近有着各种各样的太空垃圾。而另一个意外更加加剧了本来就让人担忧的风险。2009年2月10日，美国的铱星33号和俄罗斯的宇宙2251两颗卫星发生了碰撞，产生了1.9万块直径超过10厘米的太空垃圾。这些太空垃圾在轨道上高速飞行，速度是战斗机的10倍以上，一旦发生碰撞，后果不堪设想。
1993年哈勃维修拆下来的太阳帆板上的太空垃圾撞击痕迹
其实哈勃第五次维修的最初计划是于2008年10月14日发射。可就在发射前两周，哈勃望远镜再次进入安全模式，经调查确定是由于哈勃的数据处理系统出现严重故障，无法正常存储观测数据并传回地球。为了应对这个突发故障，维修计划只能推迟到2009年5月，以留出时间研制可更换的设备。没想到，这一次推迟却等来了卫星相撞的坏消息。
航天飞机之间太空救援的方案示意图，通过机械臂连接两架航天飞机，宇航员可以通过机械臂转移到另一架航天飞机上。
经过评估，航天飞机在哈勃维修期间遭受空间碎片撞击的概率为1/185，这个风险概率高于美国国家航空航天局制订的1/200的安全标准。通过修改方案，让航天飞机采用倒飞姿态保护机头和机翼，维修完成后迅速降低高度，脱离危险区，能将风险降为1/229，勉强符合标准。同时，由于没有国际空间站作为避难所，为了在发生意外情况下，能对航天飞机进行及时救援。方案安排了另一架航天飞机在地面整装待命，随时准备发射支援。
蓄势待发的 “亚特兰提斯号”航天飞机
终于，一切都安排好了，只等发射的到来。
最后的维修
我在心中又过了一遍整个任务的流程，并问自己：“还有什么可能会出错的，我们准备好处理这一切了吗？” —— 约翰·格伦斯费尔德，第五次哈勃维修的任务专家
即将踏上征程的英雄宇航员们与地面人员进行最后道别
美国东部时间2009年5月11日14点01分，“亚特兰提斯号”航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，开始哈勃望远镜的第五次，也是最后一次维修的征程。这次牵动亿万人心的维修被称为有史以来最具挑战性和风险的一次太空行走，5次出舱，每次都在6小时以上。为了保证万无一失，“奋进号”航天飞机整装待命，随时准备营救。
众多媒体来到现场随时报道最新消息
上万名观众来到发射现场见证这一历史性时刻。
为了观看发射，10000多名观众放下当天的工作，甚至前一晚就没有睡觉，很早就来到肯尼迪航天中心发射台旁边5公里远的观测位置。世界各地的新闻媒体也来到现场，拉开架势，随时报道现场出现的新闻。全世界都在关注哈勃的最后一次维修。
“亚特兰提斯号”航天飞机携带全人类的期待发射升空
下期预告：随着“亚特兰提斯号”航天飞机顺利升空，史无前例的巨大挑战即将来临。宇航员将会遇到哪些意外状况？哈勃望远镜能否完成修复升级计划？敬请期待“火星茶馆”下一期。
网友评论