天文望远镜的历史意义是什么?

在望远镜发明之前，人们只能用肉眼或依靠简单的工具进行天文观测，因而观测视野受到很大的限制。1609年，意大利科学家伽利略用自制的可以放大30倍的望远镜，第一次看到了月球上奇特的环形山，发现了木星的4颗大卫星，观察到了太阳黑子、金星的盈亏变化以及银河中密布的点点繁星等过去从未见到过的奇妙现象。从此，专门用于天文观测的望远镜就很快发展起来。
像普通望远镜一样，天文望远镜能把远处的景物拉到观测者的眼前。天文望远镜比一般望远镜不仅要大得多，而且也精良得多。现代的天文（光学）望远镜折反射望远镜

品种很多，根据设计原理，大致可以分为三大类：
第一类是折射望远镜。这种望远镜是使用最早的望远镜。它的前端是以一个或一组凸透镜作为物镜，后面是一个目镜。光线从前面进来，从后端出去。这种单远镜焦距较长，最适宜于天体测量工作。第一架天文望远镜――伽利略望远镜就是折射式望远镜。现在世界上最大的折射望远镜，是美国叶凯士天文台的口径为102厘米的望远镜。
第二类是反射望远镜。由于早期的折射单远镜有许多缺陷，看到的景物往往变形，并且在景物周围总有一圈五彩缤纷的色晕，影响观测精度，为了克服这些缺陷，牛顿发明了反射式望远镜。这种望远镜利用反射原理，用凹面镜作为物镜，把来自天体的光线反射、聚集起来，不仅成像质量较高，而且还有镜筒较短、工艺制作较易等优点。因此，现代大型天文望远镜大多属这种类型。目前世界上最大的天文望远镜，要数高加索山上那台口径6米和美国帕洛玛山天文台的口径5?08米的反射望远镜了。后者的镜头玻璃就有20吨重，利用它可以窥见21等的暗星。
第三类是折反射望远镜，它是由德国光学家施密特设计出来的。这种望远镜综合了前两类望远镜的优点，视野宽，光力强，像差小，因而最适合用来研究月球、行星、彗星、星云等有视面的天体。
1990年4月24日，美国航天飞机“发现”号从卡纳维拉尔角顺利升空，25日把目前世界上最复杂的太空望远镜送入离地球610千米高的圆形轨道（1967年10月10日美国曾发射了绕太阳运转的空间观察站）。这架太空望远镜是由美国国家航空航天局和欧洲空间局联合研制的一台大型太空天文望远镜，原来计划于80年代中期升空服役，后来因为1986年1月28日“挑战”号航天飞机爆炸而推迟。
这架太空望远镜以美国天文学家埃德温・皮・哈勃的名字命名，以纪念他在星系天文学、宇宙结构和膨胀理论方面创造性的工作和杰出贡献。
“哈勃”太空望远镜

哈勃太空望远镜是有史以来最大、最先进的天基天文望远镜（一般天文望远镜多设在陆地天文台，以陆地为基地，称为地基天文望远镜），其外形呈圆柱状，长13米，直径4?5米，总重量为12吨，两侧各有一块长12米的大面积太阳能电池板。从远处看去，哈勃太空望远镜犹如一只滞留太空的巨大天鹰。哈勃太空望远镜主要由光学望远镜装置、保障系统和科学仪器三部分组成。
光学望远镜装置是太空望远镜的心脏，主要包括直径2?4米的主反射镜，直径0?3米的副反射镜和支撑结构，主反射镜和副反射镜的精密度是决定太空望远镜性能的重要部件。
光由舱门进入太空望远镜后，首先射到主反射镜，再反射到相距4?5米处的副反射镜；而后，副反射镜又把光从主反射镜中心的一个孔中反射到科研仪器上记录成像。
保障系统是哈勃太空望远镜的主要设备，包括有信息传输、温度监控、位置调解和电力供应等部分。信息传输通过镜上的无线电系统和地球同步通信卫星完成。位置调解由镜上的精密制导传感器感受望远镜的俯仰和偏航信息，送给位置控制装置实现，能保证望远镜的位置稳定在0?007弧秒内，使其方向飘移不超过0?007弧秒，以保障科学仪器的观测工作。望远镜两侧有大面积矩形太阳能电池板，它把太阳能直接转变成电能，供望远镜使用。科学仪器是哈勃太空望远镜一系列新成果的创造者，主要有五个。其中暗弱天体摄影机、暗弱天体分光摄谱仪、高分辨率分光摄谱仪以及高速光度计四个仪器，其尺寸有一个电话间那样大。均被安置在望远镜后部主反射镜后面，在副反射镜聚焦面附近，接收从副反射镜反射来的光。第五个是广角行星摄影机，它被安置在望远镜后部的圆周壁上。它们共同使用一个光学反射镜系统。
暗弱天体摄影机是望远镜中最重要的科学仪器，顾名思义，它可以捕捉到一些不清晰、光线暗淡而微弱的遥远天体，并把观测到的情况记录下来。它通过摄影机的光学转换器把像素点放大，提高其分辨率。转换器先把像素的探测器视场角缩小，再用图像增强仪探测出来，后经放大送到终端荧光屏，形成一个相应的亮点；再用电影摄影机把荧屏上的扫描光点记录下来，并储存在电子计算机里，最后构成图像。
暗弱天体分光摄谱仪主要用来测量暗弱天体的化学成分。它通过特殊的光栅和滤光片，可以制成光谱底片。
分析这些光谱底片，不仅可得到光源的化学成分数据，还能获得光源的温度、运动情况以及物理特性等信息。
高分辨率分光摄谱仪用于测量星际和星体周围的紫外线辐射，以便研究爆炸星系的物理组成、星际中的气体云和星体物质的逸散等问题。
高速光度计是太空望远镜中最简单的科学仪器。它可以测量从天体发来的极亮的光；还可以广泛进行显微水平的精密测量；能通过测量接收到目标天体发来的光的总和，而得出目标天体的距离。这个光度计将在精确测量银河系及其他附近星系方面发挥更大作用。
广角行星摄影机是由装在一个仪器箱中的两个独立摄像机所组成，主要用于对行星进行观测。由于其视野广阔，所以能观测到更大的宇宙空间，并能提供更精美的星体图像，所得到的行星图像，如同近距摄得的一样清晰。由哈勃望远镜拍摄的太空哈勃太空望远镜的结构设备，绝大部分由以美国洛克希德导弹与航天公司为首的多家厂商、大学和科研单位承包制造，而欧洲航天局承包了太阳能电池板和暗弱天体摄影机的研制工作。这架望远镜耗资15亿美元，每年的维护费2亿美元，可以在太空工作15年。
由哈勃太空望远镜拍摄的太空

哈勃太空望远镜实质上就是一颗大型天文卫星，犹如一座空间天文台。由于它在地球大气层外的宇宙中工作，从而消除了地面天文观测的障碍；避开了大气层对天体光谱的吸收和大气层湍流对天体观测的影响。这样的环境优势，使得哈勃太空望远镜的性能大大地提高了。
在美国哥达德太空中心，科学家们检测了哈勃望远镜敏感的探测力，它的能力等于从华盛顿观察到1?6万千米外的悉尼的一只萤火虫。哈勃太空望远镜能够探测出比地面望远镜可测光微弱数十倍的光线，相当于在地球上看清月球上2节手电筒的闪光。它的清晰度比目前地面望远镜高10倍。
美国宇航局的爱德华・韦勒说，一个地面望远镜能看清一颗10亿光年的恒星，而哈勃太空望远镜能看到100亿光年的恒星，可让科学家们看清宇宙间还未成熟的恒星，因为它们的年龄也在100亿到200亿年之间。更令人吃惊的发现是，由于这个望远镜能看到从亿万千米远天体上发光时的情况，因此它能让科学家们知道光在到达地球前是什么样子。例如光从太阳到地球约需8分钟，有了哈勃太空望远镜，科学家们就会知道光刚从太阳发射的情况。
科学家认为，这是自400年前伽利略用自制的望远镜观察天体以来，天文学上又一令人惊奇的望远装置，它将揭开人类探索宇宙的新篇章，使人类认识一系列鲜为人知的奥秘。科学家希望它将帮助回答宇宙的形成和演变，地球以外是否有智慧生物等一系列科学难题。
为了确保太空望远镜在空间正常而有效地工作，必须有地面和空中的多方配合。为此而组成了包括航天飞机、太空望远镜、跟踪和数据中继卫星以及地球站在内的大系统，所有这些方面缺一不可。
航天飞机是太空望远镜的唯一运载工具，它主要承担望远镜的发射入轨、在轨更换仪器设备与检修以及回收等任务。跟踪和数据中继卫星是位居地球静止轨道的通信卫星，由美国的“挑战”号航天飞机发射入轨，它在太空望远镜系统中承担着信息的中转传输任务，即把望远镜观测得到的数据转发给地面，并把地球站对望远镜的跟踪和遥控信息转发给太空望远镜。太空望远镜系统所需的两颗跟踪和数据中继卫星已由美国的航天飞机于20世纪80年代中、后期发射入轨，分别定位在西经41度和170度赤道上空。这两颗卫星与一个地球测控站组网，能使哈勃太空望远镜在其运行的85％时间与地面保持联系。
美国宇航局哥达德太空飞行中心内的太空望远镜操作控制中心，控制着哈勃太空望远镜环绕地球运行、观测准备和探索宇宙的具体工作。首先要打开望远镜的太阳能电池板，以便为镜上各系统正常工作提供必要的能源。倘若太阳能电池遥控展开失败，则可由航天飞机上的宇航员去用手动摇杆将其打开；如果望远镜由于某种原因不能使用，还可把它重新放回航天飞机货舱，带回地面检修。如果望远镜的各部分工作正常，整个太空望远镜系统就可开始联网运转，太空望远镜可将其观测到的大量信息，源源不断地通过一个跟踪和数据中继卫星适时传输给地球站。
5月20日，哈勃太空望远镜首次睁开它的电子眼观察宇宙，拍摄了具有历史意义的第一张太空照片。
在当天的格林尼治时间15时12分，哈勃太空望远镜运行到新几内亚查亚普拉上空时，广角行星摄像机启动1秒钟，拍摄了首张黑白照片。随后摄像机快门再次启动，曝光30秒，拍摄了第二张照片；第一张照片拍摄的是银河系中的NG3532星团，它距离地球约1260光年，是一个很难区别的星群；第二张拍摄的是太阳，这两张照片先是存储在磁带上，两个多小时后转发到地面。
哈勃太空望远镜的第一批图像经过计算机处理，比原来预料的清晰度高2～3倍；虽然显示有几十个太阳的第二张照片，图像稍微拉长了，但在没有完成望远镜光学系统调焦的情况下，得到这样的照片，其质量比原来预料的还要好。
哈勃太空望远镜的轨运行周期为97分钟，即每隔97分钟绕地球运行一圈，一天之内日出日没达15次，进出地球阴影区15次。
知识点
地球静止轨道
地球静止轨道又叫地球静止同步轨道、地球同步转移轨道，是指卫星或人造卫星垂直于地球赤道上方的正圆形地球同步轨道。由于在这个轨道上进行地球环绕运动的卫星或人造卫星始终位于地球表面的同一位置，所以地表上的观察者在任意时刻始终可以在天空的同一个位置观察到它们，并会发现它们在天空中静止不动。