当爱德文·哈勃看到埃菲尔铁塔的时候，他不会想到自己未来会和古斯塔夫·埃菲尔有着一样的遭遇：“我应该嫉妒这座塔。她比我更出名”。埃菲尔嫉妒的是和他同名的铁塔，哈勃则是与他同名的空间望远镜。

星系天文学之父

1919年，爱德文·哈勃获得威尔森天文台的终身职位，并成为这家天文台100英寸（2.54米）望远镜的使用者，通过这台望远镜，他发现了河外星系的存在，并发现了星系退行（红移）与距离的关系：距离越远的星系远离我们的速度越来快，这一定律被人们称为哈勃定律。

图 1 | 威尔森天文台100英寸反射望远镜

哈勃定律揭示了宇宙膨胀的事实，根据他的理论，天文学家计算出了宇宙的年龄为137亿年。除此之外，他还对漩涡星云的空间分布进行了研究，并对银河星云的发光机制进行了研究。1953年，哈勃在加州逝世，鉴于他在星系天文学与观测宇宙学的贡献，他被称为“星系天文学之父”。

难产的大型空间望远镜

哈勃之前和之后的天文学家都想要尽可能发现更多关于天空的奥秘，然而，无论多么巨大的光学望远镜，都会面临一个障碍：大气层。大气层不仅会通过扰动导致恒星闪烁，而且还阻碍了除可见光（包括部分紫外和近红外）、红外以及微波以外的其他电磁波.要想获得更好的观测结果，最好是将望远镜送到太空当中。

图 2 | 大气窗口

1946年，天文学家莱曼·斯皮策（Lyman Strong Spitzer, Jr）在他的论文《外星天文台的天文优势》指出太空中的天文台有着两项优于地面天文台性能：免受大气层的限制以及可以获得更高质量的图像。1965年，斯皮策成为一个科学委员会的主任委员，目的便是建造一架太空望远镜。为了达成这个目的，他进行了大量的游说。科学界逐渐形成发射空间望远镜的计划。1968年，NASA确定了在太空中建造直径3米的反射望远镜的项目，也就是后来的哈勃，当时的名称为大型空间望远镜(LST)，这个望远镜计划在1979年发射。为了确保这个望远镜能够持续工作够长的时间，这个项目还要求同步发展可以重复使用的航天飞机技术。

然而，一个3米的空间望远镜，其面临的最大的问题是资金，况且这个望远镜比任何一个地基望远镜都要贵得多。不巧的是，1969年阿波罗登月之后美国在太空的资金开始减少。另一方面，天文学家在设计和制造方面也遇到了困难。在预算与制造能力的双重压力下，哈勃3米的口径缩为2.4米，这既降低了成本，也为望远镜硬件提供了更紧凑与更有效的配置。1977年，美国国会批准了哈勃的资金，并计划于1983年发射，望远镜设计与制造工作正式开始。

鸽王现世

一经批准，这一项目便被拆解成几个不同的部分。设想中，分工合作，各个部分发挥各自优势完成任务。然而，一开始制造，人们就发现之前想的太简单了。

珀金埃尔默（Perkin-Elmer）公司负责设计和制造空间望远镜的光学组件，这是望远镜工作中最为关键的部分。哈勃使用大型望远镜常见的卡赛格林型，这种望远镜有两个双曲反射镜，在宽视场下也有着良好的成像性能，当然缺点是非常明显的：难以制造。珀金埃尔默想要通过计算机控制抛光机来制造这面镜子，同时也是为了展示自己的实力。珀金埃尔默从1979年制造镜子，直到1981年5月，镜子的抛光才完成，这不仅落后于计划而且已经超出预算。鉴于此，NASA将发射日期推迟到1984年10月。珀金埃尔默对于落后做出回应，表示不稳定的情况每天都在变化，NASA为此推迟到了1985年的4月。后来，通过审查，人们发现珀金埃尔默的工作效率也在下滑，从之前的1周/月到了1月/季度。不仅如此，珀金埃尔默表示：预算已经用完了，得加钱！已经麻了的NASA 不仅增加了拨款，还将发射时间推迟到了1986年9月。

图 3 | 工程师正在磨镜子

美好的事情会如期而至，不美好的东西也会祸不单行。容纳望远镜和仪器的航天器由大名鼎鼎的洛克希德公司负责，虽然比镜子的建造顺利，但也出现了延误，到了1985年夏天才建造成功。当然，预算也因此超支。到了1986年，经过两位卧龙凤雏的努力，预算成功地从4.75亿美元提高到了11.75亿美元。

1986年1月，挑战者号的爆炸使得哈勃的发射被迫停止。为了保障望远镜的性能，哈勃被放在一个洁净室中，这个洁净室每个月花费高达600万美元。在等待复飞的时间中，哈勃望远镜的太阳能板、后端护罩以及计算机和通信系统都进行了升级。特别是后端护罩的更新，使得仪器在维修期间更容易更换，在对于未来哈勃的工作来讲十分重要。1990年4月24日，哈勃望远镜被发现号航天飞机带上轨道。到这里，按照2010年的标准，哈勃已经花费了47亿美元。

图 4 | 哈勃被发现号航天飞机部署到轨道上

从项目确定到发射升空，哈勃花费了22年，从最初的发射日期到最终发射日期，哈勃推迟了7年。有的人或许小时候在科学绘本上看到哈勃的概念，结果没想到能在十几年参观甚至参与了哈勃望远镜的发射。就当时而言，哈勃是当之无愧的鸽王！

继任者詹姆斯·韦伯

在哈勃还没升上太空的时候，1989年，科学家已经开始讨论哈勃的继任者的设计了。哈勃发射升空后，受哈勃成功的鼓舞，科学界开始探索更大更冷的红外望远镜。1996年，这一项目被确定为“下一代太空望远镜”。1999年，NASA与洛克希德马丁公司合作进行初步研究，并计划2007年发射。2002年，这一项目与美国第二任宇航局局长詹姆斯·韦布（2021年12月23日，中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会公告，JWST名称被审定为詹姆斯·韦布空间望远镜）的名字命名，韦布是阿波罗计划的领导者之一，在位时期将科学研究确立为NASA的核心任务。

历史在这里具有了相似性，一个作为继任者的项目，当然要沾染前任的重要特征：鸽！

表 1 | 韦布发射时间与预算表

从项目开始，韦布望远镜就因为各种原因被迫推迟，在项目开始的最几年，几乎每年都会推迟一年，评估时间与发射时间竟然永远保持不变，当然制造成本也在不断攀升。这个本应在2007年发射的望远镜，设计寿命大约10年，然而到了2021年，这个本应退役的望远镜还没发射，成本也从最初的5亿美元上升到将近100亿美元。作为哈勃的继任者，这可能就是长江后浪推前浪，一代更比一代强吧（2333）。

图 5 | 鸽王同框

终于，在2021年的年末，韦布开启了14年前就应开启的征程。不过，作为天文望远镜界的老前辈，在韦布望远镜发射时，哈勃已经超长待机了31年，超出其设定寿命的两倍，或许在十年后韦布望远镜退役的时候，哈勃这位老同志还在工作。如果他们可以拟人，我们可以想象他们之间的对话：

韦布发射前：

哈勃：韦布你别鸽了！

韦布：咕咕（你不也是吗？）

韦布退役时：

韦布：我撑不住了5555

哈勃：年轻人不行啊

References

[1] https://www.mtwilson.edu/

[2] https://hubblesite.org/

[3] https://esahubble.org/

[4] Spitzer L. Astronomical advantages of an extra-terrestrial observatory (unpublished RAND report) reprinted Astr[J]. Quart, 1946, 7(131): 1990.

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[10] https://web.archive.org/web/20111015142938/http://optics.nasa.gov/concept/hi-z.html

[11] http://www.cnterm.cn/xwdt/tzgg/202112/t20211223_676526.html

撰稿：行思

美编：怪伽cc

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