泰伯網(wǎng)訊 據(jù)鳳凰科技報(bào)道，從1990年至今，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡一直在不斷重新定義我們對宇宙的認(rèn)識。但是，“哈勃”望遠(yuǎn)鏡卻陷入了麻煩，目前它正朝向地球降落，而美國宇航局也沒有提出任何計(jì)劃去阻止其軌道衰減過程。

　　“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡距離地面大概有數(shù)百公里遠(yuǎn)，每97分鐘環(huán)繞地球運(yùn)行一周。美宇航局對“哈勃”望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了多次維修工作，調(diào)校光學(xué)設(shè)備，提升相機(jī)效果，更換磨損零件，以及推升至更高的軌道，這其中就包括2009年實(shí)施的最后一次維修。

　　但隨著航天飛機(jī)的退役，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡正走向不可避免的生命終結(jié)，即便精密制導(dǎo)傳感器未失靈，反作用輪仍保持正常運(yùn)行，通訊設(shè)備也沒有出現(xiàn)故障，但這臺曾改變了世界的太空望遠(yuǎn)鏡也擺脫不了自己的宿命。

　　一旦航天器重新進(jìn)入地球大氣層，幾乎不可避免會分解成許多碎片

　　“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡目前正在距地面353英里(約合568公里)的軌道上運(yùn)行。我們通常定義地球大氣層和外太空之間的邊界是大約60英里(約合100公里)，但事實(shí)上這種情況遠(yuǎn)比預(yù)想的復(fù)雜。大氣層永遠(yuǎn)沒有真正的邊界，隨著高度不斷升高，受地球引力束縛的原子和分子延伸至1萬公里的高度，大氣層也在不斷擴(kuò)散。在1萬公里以上的太空區(qū)域，地球大氣層和太陽風(fēng)是無法區(qū)分開的，它們都是由稀薄的熱原子和電離微粒構(gòu)成的。

　　地球大氣層分層結(jié)構(gòu)，低地軌道的一切物體都感受到某種程度的大氣阻力

　　地球大氣層的絕大多數(shù)質(zhì)量都處于最低層，對流層包含75%的地球大氣層，同溫層包含20%，中間層差不多包含剩余5%。超出了這一范圍，大氣阻力顯著下降，長期軌道就有了存在的可能。從太空的角度看，最低的三層中僅有一層是可見的，而低地軌道的大多數(shù)衛(wèi)星都在這一層的上方。在這些高度下，常見的大氣分子(如氧分子)可能穿行1千米或更遠(yuǎn)的距離，然后與其它分子發(fā)生碰撞。

　　平流層(橙色)、對流層(白色)和中間層(藍(lán)色)聚集了地球大氣層中的絕大多數(shù)分子

　　然而，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡比氧分子體積大得多，移動速度也快得多，大概為每秒5英里(約合8公里)，會連續(xù)不斷地與這些高空氣體分子發(fā)生碰撞，而每次碰撞都對其運(yùn)行速度帶來極其微弱的影響，在一小時(shí)、一天，甚至一個(gè)月內(nèi)，這種變化可能并不明顯。但隨著日積月累，這種影響會產(chǎn)生較大的變化。高度和速度的喪失意味著，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡將開始與地球越來越近。

　　這種情況太糟糕了，因?yàn)槲覀儾粌H從“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡身上學(xué)習(xí)到了科學(xué)知識，而且在人類歷史上具有獨(dú)一無二的的重要貢獻(xiàn)。隨著“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡向低緯度下降，它與氣體分子的碰撞次數(shù)會更頻繁，導(dǎo)致其加速下降。此外，這是不均勻影響，由于“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡在每97分鐘環(huán)繞地球一周的時(shí)間里，一半時(shí)間處于陽光照射下，一半時(shí)間處于黑暗狀態(tài)，導(dǎo)致高度不對稱的“哈勃”望遠(yuǎn)鏡開始翻滾。未受控制的大氣層再入過程會產(chǎn)生大量巨大的碎片，墜落在地球幾乎任何角落。像“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡主鏡這樣沉重且堅(jiān)硬的部件，一旦墜落地面，將會帶來嚴(yán)重的破壞。

　　如果我們?nèi)斡蛇@種狀況發(fā)展下去，地球產(chǎn)生的拖曳力將逐漸增大，最終使“哈勃”太陽望遠(yuǎn)鏡成為大氣層中的一個(gè)火球，分解成無數(shù)的碎片，最終變成一種“不受控制的大氣層再入”(uncontrolled entry)。“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡體積太大，很難徹底燃燒殆盡，而熾熱的碎片會墜落于地球的任何地方。

　　未受控制的大氣層再入過程會產(chǎn)生大量碎片并墜落在地球任何角落

　　在之前的維修任務(wù)中，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的軌道被“推升”至較高位置，目的就是為了延長運(yùn)營時(shí)間。然而，由于缺乏像航天飛機(jī)這樣可重復(fù)使用的航天器提供維修，這種維修任務(wù)變得不可行。

　　除非我們研制出新型技術(shù)，投入巨資進(jìn)行必要的訓(xùn)練，以實(shí)施“拯救生命”的任務(wù)，否則“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡作為人類最偉大光學(xué)觀測臺的使命將會在某個(gè)時(shí)候走向終點(diǎn)。一項(xiàng)無人駕駛?cè)蝿?wù)可能被發(fā)射到太空，由機(jī)器人對“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡大氣層再入過程進(jìn)行改動，這樣，一些幸存的零部件會墜入大海，但此舉只會縮短它的使用壽命。

　　在休斯頓中性浮力實(shí)驗(yàn)室，四名宇航員對“哈勃”望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行水下模擬維修

　　如果我們保持現(xiàn)狀，那么預(yù)計(jì)“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的零部件會持續(xù)使用幾十年時(shí)間，但它的運(yùn)行軌道不會一成不變。美國宇航員邁克爾·馬西米諾(Michael Massimino)曾在2009年參加了最后一次維修“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)，他說：“哈勃望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行軌道將逐漸衰減，雖然目前狀況良好，但是隨著它的軌道距離地球越來越近，這臺望遠(yuǎn)鏡終將迎來游戲結(jié)束的時(shí)刻。”

　　因此，在最后一次維修任務(wù)中，宇航員在“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡上安裝了一個(gè)對接裝置，即軟捕捉和會合系統(tǒng)(Soft Capture and Rendezvous System)。有了這一裝置，火箭只要能與“哈勃”適當(dāng)對接，就可以將這臺太空望遠(yuǎn)鏡安全送返地面。

　　宇航員將軟捕捉和會合系統(tǒng)安裝到“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡上

　　但是，時(shí)間是開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，它既可以拯救“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡，延長其使用壽命，或許可以使它安全脫離軌道。如果“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡繼續(xù)沿著當(dāng)前軌道運(yùn)行，很可能會碰撞在地球表面，最早于本世紀(jì)30年代中期以不可控的方式墜落地面，或許僅會堅(jiān)持十幾年的時(shí)間，這主要取決于不可預(yù)知因素的多少。

　　美宇航局太空發(fā)射系統(tǒng)(Space Launch System)是唯一可以維修或推升“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡軌道的儀器，但這種系統(tǒng)的首次飛行已經(jīng)晚于預(yù)訂時(shí)間。如果這種狀況持續(xù)下去，除了改變“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的軌道，我們別無選擇。

　　除非美宇航局決定投入資源，再次維修和推升“哈勃”望遠(yuǎn)鏡軌道，否則改變其運(yùn)行軌道將是阻止一場潛在災(zāi)難的唯一方式

　　事實(shí)上，“哈勃”比歷史上任何天文觀測臺都更大程度地改變了我們對宇宙的觀點(diǎn)。雖然其它一些陸基和空基觀測臺都已建造完成，并在許多方面超越了“哈勃”望遠(yuǎn)鏡，但是對于某種類型的太空觀測而言，它仍是人類有史以來創(chuàng)造最好的太空觀測設(shè)備。

　　然而，從運(yùn)行軌道的性質(zhì)上講，“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡的使用壽命是有限的，如果我們什么也不做，那么它將以一種可怕的、具有潛在危險(xiǎn)性的方式徹底告別歷史舞臺。如何延長它的壽命是一個(gè)長期項(xiàng)目，需要從現(xiàn)在就開始規(guī)劃。“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡正朝著地球的方向下落，如果我們不盡快采取相應(yīng)措施，一切努力恐怕都為時(shí)已晚。