作為世界上光譜觀測(cè)量最大的望遠(yuǎn)鏡，拉莫斯特能同時(shí)觀測(cè)4000顆星星，極大提高了對(duì)星星們進(jìn)行“戶口普查”的效率……作為我國(guó)第一臺(tái)進(jìn)入國(guó)際研究前沿的大型望遠(yuǎn)鏡，拉莫斯特將被寫進(jìn)望遠(yuǎn)鏡的歷史。

山頂上的“導(dǎo)彈發(fā)射井”

河北省境內(nèi)燕山山脈深處，群山峻嶺之間有一座海拔960米的山頭。每當(dāng)夜晚降臨，山脈之上的晴夜將會(huì)拉開(kāi)帷幕，上演一場(chǎng)精彩的演出。仿佛上帝之手拉動(dòng)了一個(gè)神秘的開(kāi)關(guān)，萬(wàn)里無(wú)云的夜空中出現(xiàn)無(wú)數(shù)眨眼睛的星星。

這是位于承德市興隆縣境內(nèi)的天文觀測(cè)站，山脊上一座座圓形的拱頂就是一臺(tái)臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡。這群拱頂間有個(gè)雪白嶄新的異類，被世界頂級(jí)的學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）喻為“充滿未來(lái)派風(fēng)格的導(dǎo)彈發(fā)射井”，它便是新落成的拉莫斯特（LAMOST）望遠(yuǎn)鏡。芝加哥大學(xué)的天文學(xué)家唐納德·約克（Donald York）看到它時(shí)說(shuō)：“說(shuō)實(shí)話我很震驚。”

約克是美國(guó)斯隆數(shù)字巡天項(xiàng)目的主任，這個(gè)項(xiàng)目通過(guò)使用設(shè)立在阿帕拉契山頂天文臺(tái)的斯隆數(shù)字巡天望遠(yuǎn)鏡，對(duì)星星們進(jìn)行“戶口普查”。斯隆望遠(yuǎn)鏡直徑2.5米，有640根光纖，能同時(shí)觀測(cè)640個(gè)天體。1999～2005年，此項(xiàng)目的第一期觀測(cè)共獲得了67.5萬(wàn)個(gè)星系、9萬(wàn)個(gè)類星體和1.85萬(wàn)個(gè)恒星的光譜，目前所進(jìn)行的第二期觀測(cè)正在對(duì)24萬(wàn)個(gè)恒星進(jìn)行光譜觀測(cè)。

然而這些還不夠。面對(duì)浩瀚無(wú)垠的星空，天文學(xué)家們想看得更深、更遠(yuǎn)，發(fā)現(xiàn)更多更暗的天體，進(jìn)一步做好星星的“戶口普查”工作，于是拉莫斯特望遠(yuǎn)鏡誕生了。此前，斯隆數(shù)字巡天望遠(yuǎn)鏡是世界上光譜觀測(cè)量最大的望遠(yuǎn)鏡，但是拉莫斯特能同時(shí)觀測(cè)4000個(gè)天體，是斯隆數(shù)字巡天望遠(yuǎn)鏡的5倍多，從而一舉將斯隆望遠(yuǎn)鏡的霸主地位取而代之。

拉莫斯特的全名在普通人聽(tīng)來(lái)非常拗口，叫做“大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡”（The Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope），拉莫斯特只是它英文縮寫LAMOST的中文譯名。

“所謂‘大天區(qū)面積’就是巡天。望遠(yuǎn)鏡有兩大類，一類是哈勃望遠(yuǎn)鏡那種盯緊單個(gè)天體、觀察細(xì)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡，這是現(xiàn)在大望遠(yuǎn)鏡發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)；還有一類就是拉莫斯特這種重視廣度的望遠(yuǎn)鏡，用普查的方式大規(guī)模觀測(cè)天體，叫做‘巡天’，能為大量天文工作提供基本素材。如果用照相術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，前者是長(zhǎng)焦鏡頭，后者是廣角鏡頭。”拉莫斯特項(xiàng)目總經(jīng)理、國(guó)家天文臺(tái)研究員趙永恒告訴本刊記者，“哈勃之類的望遠(yuǎn)鏡主要做成像觀測(cè)，它能夠發(fā)現(xiàn)新的天體，拍照記錄天體的亮度和位置。拉莫斯特的目的既不是拍照也不是發(fā)現(xiàn)新的天體，而是要捕獲已知天體的光譜，從中得到更多的信息。”

目前，由望遠(yuǎn)鏡所拍攝的巡天照片已經(jīng)記錄下數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的天體，但是它們中只有約萬(wàn)分之一的天體進(jìn)行過(guò)光譜測(cè)量。學(xué)過(guò)中學(xué)物理的人都知道，每種原子都有自己的特征譜線，可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)，確定其化學(xué)組成。雖然普通人壓根兒看不明白光譜那心電圖般的曲線，但是天文學(xué)家能從中讀出很多信息，比如天體的化學(xué)組成、溫度、壓強(qiáng)、磁場(chǎng)、密度等。好比說(shuō)，以前知道了有這個(gè)人，還要知道這個(gè)人的年齡、性別、種族、受教育程度、婚姻狀況等等，拉莫斯特所做的，就是更進(jìn)一步去“八卦”星星們的“隱私”。

目前，拉莫斯特正處于最后的驗(yàn)收階段。驗(yàn)收完畢后，它將在興隆觀測(cè)站萬(wàn)里無(wú)云的晴夜里，緩緩打開(kāi)圓拱和兩片鏡面之間的大門，接收來(lái)自遙遠(yuǎn)太空的點(diǎn)點(diǎn)星光，窺視宇宙中難得一見(jiàn)的秘密。37塊蜂窩型鏡片拼接而成的鏡面就是它的眼睛，星光照到上面，通過(guò)拱形大門反射到斜上方另一塊由24塊蜂窩型鏡片拼接而成的鏡面上，再反射到它的視神經(jīng)，于是它就可以“看”到了。焦面上安裝的4000根光纖就是4000根視神經(jīng)，來(lái)自每顆星星的光被每一條光纖收納，隨后被導(dǎo)入下面鏈接的16臺(tái)光譜儀，通過(guò)分光得到每顆星星的光譜。

星星們的秘密，就在這里。

拉莫斯特的使命

星星們有什么秘密呢？

盡管人類對(duì)它們充滿好奇并進(jìn)行了不懈的觀察，但是星星在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍屬于神秘學(xué)說(shuō)的范疇。直到1825年，法國(guó)哲學(xué)家孔德仍在《實(shí)證哲學(xué)講義》中斷言：“恒星的化學(xué)組成是人類絕對(duì)無(wú)法得到的知識(shí)。”他試圖以此來(lái)說(shuō)明人類認(rèn)識(shí)的局限性，但是這個(gè)預(yù)言在30年后就被天體光譜技術(shù)打破了。

光是人類了解宇宙復(fù)雜奧秘的指引，只要物體會(huì)輻射或者反射光，就能從中得知物體的很多性質(zhì)。因此，天文學(xué)史可以說(shuō)是人類學(xué)習(xí)如何解讀光的歷史。在天文學(xué)里，看得越遠(yuǎn)代表看得越古老，到達(dá)地球被我們看到的星光，實(shí)際上是那顆星星若干年前發(fā)出的光，你所看到的只是它若干年前的樣子。

一旦知道光是了解宇宙的關(guān)鍵所在，人類便發(fā)明了各種儀器來(lái)捕捉各種不同形式的光并加以分析。拉莫斯特就是其中的一種儀器，而且它非常幸運(yùn)，用國(guó)外天文學(xué)家的話來(lái)說(shuō)，“世界上有很多成像巡天望遠(yuǎn)鏡，但是缺少光譜分析巡天望遠(yuǎn)鏡，拉莫斯特正趕上了好時(shí)機(jī)”。

拉莫斯特的觀測(cè)目標(biāo)是100萬(wàn)個(gè)星系、100萬(wàn)個(gè)類星體，外加1000萬(wàn)顆恒星的光譜，將會(huì)以更高精度的方式來(lái)確定宇宙的組成和結(jié)構(gòu)。天文學(xué)家期待拉莫斯特回答天體物理和宇宙學(xué)中的重大基本問(wèn)題，比如宇宙的結(jié)構(gòu)、星系的形成和演化等等。對(duì)于這些物理問(wèn)題的研究，必須依賴于大量樣本的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，才有可能從觀測(cè)資料中確定哪些過(guò)程決定了宇宙中各種天體的性質(zhì)，并從中尋找關(guān)鍵點(diǎn)。

“就拿銀河系來(lái)說(shuō)，對(duì)于它的結(jié)構(gòu)我們并沒(méi)有明確的想法。它包含了上千億顆恒星，知道得越多就越可能推斷出它是如何形成、演化的。通過(guò)拉莫斯特的觀測(cè)結(jié)果，我們可以一顆星一顆星分析，從而形成海量數(shù)據(jù)后分類，比如銀河系剛形成時(shí)有哪些元素，超新星爆炸后又有哪些元素，重元素如何越來(lái)越多，銀河系是否一直在吞并周圍的小星系……”趙永恒告訴本刊記者，“再比如，拉莫斯特得到的數(shù)據(jù)能夠推算出星系的三維分布，用于分析關(guān)于宇宙的不同物理模型，包括宇宙大爆炸、暗物質(zhì)、暗能量等等，對(duì)宇宙起源問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。”

國(guó)家天文臺(tái)研究員陳學(xué)雷則向本刊記者表示：“對(duì)于我所從事的宇宙學(xué)研究而言，希望通過(guò)觀測(cè)大量星系的紅移，確定在大尺度上物質(zhì)的分布特征，再把這些特征與理論相比較，來(lái)確定暗能量的性質(zhì)。”

按照國(guó)際慣例，望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)在頭兩年的保護(hù)期內(nèi)會(huì)無(wú)償提供給本國(guó)的天文學(xué)界使用，兩年后對(duì)國(guó)際公開(kāi)。陳學(xué)雷說(shuō)：“過(guò)去做研究，我們主要是使用國(guó)外已發(fā)表的數(shù)據(jù)，這樣很難有新的發(fā)現(xiàn)，只能是提出新的理論解釋，或者比別人算得更準(zhǔn)更細(xì)。如果我們有自己的數(shù)據(jù)，就可能會(huì)在研究上取得主動(dòng)權(quán)，得到更好的成績(jī)。拉莫斯特是我國(guó)第一臺(tái)進(jìn)入國(guó)際研究前沿的大型望遠(yuǎn)鏡，希望它能幫我們做出重要的新發(fā)現(xiàn)。”
“拉莫斯特是光譜工廠，批量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，天文學(xué)家可以根據(jù)課題下‘訂單’，然后由我們提供‘產(chǎn)品’。”對(duì)于拉莫斯特日后的使用，趙永恒非常期待。

最富挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)

拉莫斯特在世界望遠(yuǎn)鏡的隊(duì)列中，除了是世界上光譜觀測(cè)量最大的望遠(yuǎn)鏡之外，頭上還有兩個(gè)光環(huán)。“一是它解決了大視場(chǎng)和大口徑的矛盾，二是它完美地采用了主動(dòng)光學(xué)技術(shù)，這是最富挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)。”拉莫斯特項(xiàng)目總工藝師李國(guó)平向本刊記者介紹。

目前，世界上進(jìn)行巡天工作的望遠(yuǎn)鏡基本都是施密特望遠(yuǎn)鏡。這是上世紀(jì)30年代德國(guó)光學(xué)家施密特發(fā)明的折反射望遠(yuǎn)鏡，用球面反射鏡作為主鏡，在球心處安放一塊“改正透鏡”，大大增加了望遠(yuǎn)鏡的有效視場(chǎng)，在“巡天”工作中起到了無(wú)可替代的巨大作用。

“施密特望遠(yuǎn)鏡的聚光能力隨著口徑的增大而增強(qiáng)，望遠(yuǎn)鏡的聚光能力越強(qiáng)，就能夠看到更暗更遠(yuǎn)的天體。但是，在制造望遠(yuǎn)鏡時(shí)，追求口徑就要犧牲視場(chǎng)，反之亦然。”視場(chǎng)小的壞處就是視限太窄，要對(duì)天體一個(gè)或幾個(gè)的進(jìn)行掃描。試想一下，如果用這種速度巡天的話，要巡到何年何月？

以前，只有反射型望遠(yuǎn)鏡可以做到8～10米的大口徑，并且計(jì)劃發(fā)展到30～50米，但是斯密特望遠(yuǎn)鏡只能做到直徑1米多。“這是因?yàn)橥哥R鏡片使用的是微晶玻璃，雖然熱脹冷縮的情況下變形很小，但是越大加工越困難，以目前的加工技術(shù)只能做到1米多，并且非常昂貴。”李國(guó)平說(shuō)。

后來(lái)，國(guó)家天文臺(tái)蘇定強(qiáng)院士想出個(gè)好辦法，把施密特望遠(yuǎn)鏡的透鏡換成反射鏡，變成反射型施密特望遠(yuǎn)鏡。這樣一來(lái)就解決了口徑和視場(chǎng)的矛盾，將拉莫斯特建造成既能看得遠(yuǎn)又能看得廣的超強(qiáng)望遠(yuǎn)鏡。

這個(gè)改動(dòng)聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是過(guò)去為什么一直沒(méi)有人提議？“這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)主動(dòng)光學(xué)的技術(shù)沒(méi)有解決。”趙永恒說(shuō)。望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)天體時(shí)，需要根據(jù)不同的任務(wù)調(diào)整觀測(cè)角度，這樣它的不同部位就會(huì)因?yàn)橹亓Πl(fā)生微小的變化。一旦鏡面變形，就會(huì)使星像變得模糊，從而威力大減。“比如這張紙，手掌平托和斜托著它，它的彎曲程度會(huì)有微小的變化，要調(diào)節(jié)后面所施加的力來(lái)保持它在變化姿勢(shì)時(shí)不發(fā)生形變。”趙永恒向本刊記者一邊比畫一邊說(shuō)，“即使是變化，也是微米級(jí)的變化，靠每塊鏡片后的3個(gè)支撐點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。沒(méi)有主動(dòng)光學(xué)技術(shù)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡最大直徑是5～6米，有了主動(dòng)光學(xué)以后就發(fā)展到8～10米。”

除了這兩大特點(diǎn)，還有讓設(shè)計(jì)者們非常得意的地方。拉莫斯特焦面上的4000根光纖，可以看作是來(lái)自不同源頭的“水渠”，光譜吸收系統(tǒng)就是“水庫(kù)”，通過(guò)各個(gè)渠道引來(lái)光譜信息。這4000道水渠是并行的，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制做出任何調(diào)整。和拉莫斯特相比，斯隆望遠(yuǎn)鏡顯得有點(diǎn)“笨”。斯隆望遠(yuǎn)鏡的光纖要逐一手工插接在預(yù)先鉆好孔的鋁板上，再安裝到望遠(yuǎn)鏡上，既繁瑣又浪費(fèi)了大量金屬材料，而且一旦出錯(cuò)難以彌補(bǔ)。比如斯隆第一期巡天任務(wù)就消耗了3000塊光纖板，可謂一項(xiàng)浩大的工程。而拉莫斯特光纖定位系統(tǒng)則以相當(dāng)大膽的設(shè)計(jì)，節(jié)約了材料、資金和時(shí)間，受到了一致好評(píng)。

當(dāng)然，3億元人民幣打造的拉莫斯特也并非無(wú)所不能。作為一種光學(xué)天文設(shè)備，它既不能與20億美元級(jí)的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的“高空間分辨率”性能相比，也不能與每臺(tái)1億美元的“8米級(jí)”望遠(yuǎn)鏡的精測(cè)能力相比。“但是拉莫斯特的大范本數(shù)據(jù)提供，也不是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和‘8米級(jí)’望遠(yuǎn)鏡所能做到的。”趙永恒告訴本刊記者。

實(shí)際上，并非天文學(xué)界人人都是拉莫斯特的“粉絲”。除了艱難的技術(shù)挑戰(zhàn)之外，興隆的觀測(cè)條件也并非理想，比如大氣擾動(dòng)比較強(qiáng)烈、光污染越來(lái)越嚴(yán)重、刮來(lái)的塵沙會(huì)對(duì)光潔無(wú)暇的鏡面造成損害等等。“但是興隆已經(jīng)是在可選范圍內(nèi)最好的選擇，每年的平均可觀測(cè)夜數(shù)不少于240天。如果將來(lái)能在青藏高原找到好的天文臺(tái)臺(tái)址，我們會(huì)考慮建造更大的拉莫斯特。”

而且，建造了一臺(tái)先進(jìn)的儀器也并不代表就會(huì)得出先進(jìn)的成果。對(duì)此陳學(xué)雷表示，雖然拉莫斯特有自己的獨(dú)到之處和先進(jìn)性，但也面臨著國(guó)外類似項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)，人才、經(jīng)驗(yàn)方面都有很大差距，也可能投入了大量的時(shí)間精力之后卻發(fā)現(xiàn)，研究成果依然是外國(guó)人做出來(lái)的。“所以，我對(duì)拉莫斯特的認(rèn)識(shí)比較客觀，既有期待，但也不會(huì)太高。”他說(shuō)。

不過(guò)，這畢竟是我國(guó)天文學(xué)追趕世界先進(jìn)水平所邁出的第一步。唐納德·約克先生就大贊拉莫斯特“非常美麗，也完成了技術(shù)上的突破”。在接下來(lái)的時(shí)間里它將開(kāi)始運(yùn)行，指引天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙深處的美麗新世界。■

永遠(yuǎn)的“哈勃”

老兵不死，只是凋零。對(duì)于“哈勃”這個(gè)老兵，是否也會(huì)如此？

記者◎曹玲

一推再推的第五次大修

回憶起當(dāng)年對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的第一次維修，美國(guó)前宇航員杰弗里·霍夫曼（Jeffrey Hoffman）在電話那頭接受本刊記者采訪時(shí)依然十分興奮：“那是我在太空最難忘的舉動(dòng)。1993年12月4日，航天飛機(jī)伸出遙控機(jī)械臂抓住了哈勃，把它固定在專用的支架上。第二天，我和另外一名宇航員斯托里·馬斯格雷夫出艙進(jìn)入太空。那感覺(jué)真的非常神奇，背對(duì)哈勃，面對(duì)茫茫宇宙，感覺(jué)像漂浮在無(wú)限的自由里。不過(guò)修復(fù)哈勃的任務(wù)也非常艱巨，操作要像外科醫(yī)生一樣精細(xì)。我把腳固定在平臺(tái)上，和同事一起更換了3臺(tái)陀螺儀，這可以讓它在跟蹤天體時(shí)保持固定的姿態(tài)。”

“事隔一天，我和馬斯格雷夫又進(jìn)行了第二次出艙修理，用新相機(jī)更換了舊相機(jī)，那是專為糾正哈勃的主鏡誤差而設(shè)計(jì)的。又隔了一天，我們進(jìn)行了第三次艙外活動(dòng)，更換了一個(gè)太陽(yáng)能電池帆板的驅(qū)動(dòng)裝置，原來(lái)的裝置會(huì)因?yàn)樘諟囟葎×易兓瘜?dǎo)致望遠(yuǎn)鏡不停地顫抖。3次任務(wù)加起來(lái)，我一共出艙活動(dòng)了24個(gè)小時(shí)，是整整一天。當(dāng)時(shí)，我的兩名同事還為哈勃戴上了‘眼鏡’，那是一組由透鏡組成的修正裝置。如此，哈勃的視力就得到了矯正，從此改變了命運(yùn)。”

那是1993年12月，哈勃升空3年半之后的第一次維修。當(dāng)時(shí)美國(guó)航空航天局派遣7名宇航員乘坐“奮進(jìn)號(hào)”航天飛機(jī)進(jìn)入軌道修復(fù)哈勃，霍夫曼就是其中的一位。

如今，哈勃又面臨第五次、也是它有生之年的最后一次大修。自1990年進(jìn)入太空起，它已在天上飛行了18年，就像一輛開(kāi)了18年的汽車，即便當(dāng)年是如此之風(fēng)馳電掣，現(xiàn)今也難掩力不從心的倦容。

修復(fù)時(shí)間因各種原因被一再推遲。美國(guó)航空航天局年初打算于年中進(jìn)行修復(fù)，后又將時(shí)間推遲至10月中旬。然而10月底他們又宣布，因哈勃上的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，無(wú)法正常存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)并傳回地球，將維修計(jì)劃推遲到明年年初。

即將到來(lái)的第五次大修是哈勃延續(xù)生命的最后機(jī)會(huì)，宇航員將乘坐“亞特蘭蒂斯號(hào)”航天飛機(jī)，從肯尼迪飛行中心出發(fā)，進(jìn)入哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的軌道，捕捉并修理它。宇航員會(huì)更換被燒壞的巡天相機(jī)的電路板，這是哈勃的主相機(jī)，那些壯觀、令人難忘的天文照片就是由它拍攝的。

正是這些圖片勾起了公眾對(duì)哈勃的熱情。哈勃就像人類的眼睛，好奇地凝視著宇宙。它是第一個(gè)、也是唯一一個(gè)主要通過(guò)觀測(cè)可見(jiàn)光來(lái)認(rèn)識(shí)宇宙的望遠(yuǎn)鏡，傳回了無(wú)數(shù)完美清晰、絢爛多姿、細(xì)節(jié)豐滿的宇宙圖像。如果人眼能看得如此深遠(yuǎn)、真切，宇宙差不多就是如此。那些美妙的圖片似乎富有智慧，不需任何注釋便能給人帶來(lái)震撼，讓人在面對(duì)時(shí)不由自主地感慨：“這就是我們的宇宙！”不論圖片展現(xiàn)的是什么，行星、稠密恒星區(qū)、華美的星云、壯觀的星系碰撞，以及宇宙大尺度結(jié)構(gòu)，每一幅圖片都會(huì)引起你對(duì)宇宙空間的私人想象。

哈勃走進(jìn)公眾視線的過(guò)程和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展密不可分，當(dāng)它拍攝的數(shù)字圖像首次進(jìn)入公眾視界時(shí)，正值互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。和其他有趣、免費(fèi)的東西會(huì)在網(wǎng)上迅速流傳一樣，哈勃所拍攝的圖片以無(wú)比絢爛的視覺(jué)效果，成為廣大網(wǎng)民的屏保和桌面，悄悄走進(jìn)普通人的生活。

事實(shí)上，我們頭頂上還有20多個(gè)形態(tài)各異的太空望遠(yuǎn)鏡圍繞地球飛來(lái)飛去，提供各種宇宙視角，但是人們似乎視而不見(jiàn)，最寵愛(ài)的依然是哈勃?；蛟S是因?yàn)槠渌胀h(yuǎn)鏡局限在科研范圍，只能觀測(cè)那些人眼看不見(jiàn)的光波，其中有很多還因?yàn)榇髿鈱拥木壒蕪奈吹竭_(dá)過(guò)地球。它們和哈勃不同，大多無(wú)法修復(fù)，零件磨損、陀螺儀失靈、電池耗干等硬件條件制約了它們的壽命，一般只有3～7年。而哈勃在設(shè)計(jì)之初，就已經(jīng)被考慮到維護(hù)問(wèn)題，身上的很多組件都可以比較容易地拆卸下來(lái)，到目前服役期限已經(jīng)超過(guò)太空望遠(yuǎn)鏡為期15年的平均壽命。

總之，哈勃就是比其他太空望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)壽，它的使用期限被一再延長(zhǎng)，任何放棄它的計(jì)劃都會(huì)遭到公眾反對(duì)。2004年，也就是“哥倫比亞號(hào)”航天飛機(jī)失事后一年，美國(guó)航空航天局決定不再對(duì)哈勃進(jìn)行維修。消息一出，憤怒的評(píng)論和信件像雪片一樣涌進(jìn)報(bào)紙和雜志的編輯部，電臺(tái)和電視臺(tái)的脫口秀節(jié)目也紛紛譴責(zé)美國(guó)航空航天局置哈勃于死地的行為，呼吁恢復(fù)修復(fù)哈勃的基金，讓它多活幾年。國(guó)會(huì)最終順應(yīng)民意，扭轉(zhuǎn)了美國(guó)航空航天局的決定，為哈勃爭(zhēng)取到第五次修復(fù)機(jī)會(huì)。

哈勃的財(cái)富

如果哈勃是個(gè)明星，也是那種一出道就丑聞纏身、后來(lái)通過(guò)自己的神奇天賦和刻苦努力而贏得萬(wàn)人寵愛(ài)和尊敬的明星。

哈勃進(jìn)入太空后立刻成為萬(wàn)人矚目的“首席天文臺(tái)”，但是歡呼聲剛過(guò)，它就進(jìn)入了一段長(zhǎng)達(dá)3年半的低谷期。天文愛(ài)好者都知道，那幾年哈勃被譏諷為“科技小丑”、“一顆蒙羞的人造衛(wèi)星廢物”、“哈跛太空望遠(yuǎn)鏡”（The Hobbled Space Telescope）。這是因?yàn)?，它的主鏡竟然出現(xiàn)球面相差，基本原因是主鏡磨制錯(cuò)誤，原本想要把70%～80%的光反射到聚焦良好的“光核”中，結(jié)果卻只有小部分對(duì)準(zhǔn)光核，其余均散布到光核周圍的擴(kuò)散光暈中。這樣一來(lái)，到達(dá)哈勃的光線嚴(yán)重變形，導(dǎo)致最終拍攝的圖片模模糊糊，算是一個(gè)非常小兒科的錯(cuò)誤。美國(guó)航空航天局花了16億美元，結(jié)果送了一個(gè)“近視眼”上天，幫他們“窺視”宇宙的秘密，真是貽笑大方。為此，和哈勃有關(guān)的很多工作人員始終感到抬不起頭，被人在背后指指點(diǎn)點(diǎn)戳脊梁骨。

直到2003年底，霍夫曼和同事們對(duì)其進(jìn)行修理后，哈勃才開(kāi)始實(shí)至名歸，成為最多產(chǎn)、最富有創(chuàng)造力的科學(xué)儀器。它每天都可以開(kāi)工，不像地面上的望遠(yuǎn)鏡會(huì)受大氣影響，觀測(cè)范圍幾乎涵蓋太陽(yáng)系內(nèi)所有天體，原則上可以達(dá)到宇宙觀測(cè)的極限。

1995年12月，哈勃用了10天時(shí)間感光，拍攝到一幅名為“哈勃深空”的圖像。圖像中的星系遠(yuǎn)在宇宙邊緣，是大爆炸后不久宇宙形象的凍結(jié)。美國(guó)航空航天局將這幅被譽(yù)為“上帝之手”的照片遞交給國(guó)會(huì)，是顯示成績(jī)最好的成績(jī)單。

18年間，無(wú)數(shù)的研究論文使用了哈勃所得到的數(shù)據(jù)，高等教科書的內(nèi)容一次次被哈勃改寫，大學(xué)生們通過(guò)哈勃認(rèn)識(shí)了新的世界和宇宙。這其中，它所做出的最重要的貢獻(xiàn)是解決了持續(xù)數(shù)十年的宇宙年齡之爭(zhēng)。之前，關(guān)于宇宙年齡的觀測(cè)數(shù)據(jù)非常糟糕，無(wú)法得到天體物理學(xué)家的信任，有人認(rèn)為宇宙是100億歲，也有人認(rèn)為是200億歲。因?yàn)檎麄€(gè)宇宙都在以已知的速率擴(kuò)張，我們可以將時(shí)鐘倒轉(zhuǎn)，測(cè)定多久以前所有東西都在一個(gè)點(diǎn)上。哈勃通過(guò)精確測(cè)量遙遠(yuǎn)星團(tuán)中某類恒星的亮度變化，代入一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式，告訴了答案：宇宙誕生于140億年前。

此外，哈勃還證明了黑洞的存在。長(zhǎng)久以來(lái)，研究人員一直懷疑一些大星系，比如我們銀河系的中心有一個(gè)特大質(zhì)量的黑洞正在吞噬恒星、星云和周邊路過(guò)的物質(zhì)。該中心存在如此密集的恒星，基于地球的望遠(yuǎn)鏡只能看見(jiàn)由成百上千顆恒星擠成一堆的斑駁的星光。從太空中，哈勃望遠(yuǎn)鏡高分辨度的圖像讓我們看到每一顆獨(dú)立的恒星，以及它們圍繞銀河系中心的運(yùn)動(dòng)。那些恒星的移動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常值，似乎有一個(gè)小型的、看不見(jiàn)的強(qiáng)大引力牽引著它們。為了使方程平衡，研究人員得出結(jié)論：一個(gè)黑洞潛伏在銀河系的中心。

在這18年，哈勃收獲了無(wú)數(shù)鄙視的口水，也收獲了滿園芬芳的贊美。它被稱為是各種眼花繚亂記憶的代言人，比如一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的大工程、一次失敗、一個(gè)制造奇跡的機(jī)器、一份工作、一件讓人著魔的東西、美國(guó)航空航天局的未來(lái)、美國(guó)航空航天局的毀滅……不管它是什么，它的真實(shí)身份仍是一架口徑2.4米、公共汽車般大小的太空望遠(yuǎn)鏡。隨著天文學(xué)家對(duì)觀測(cè)的要求越來(lái)越高，它也開(kāi)始力不從心。美國(guó)航空航天局計(jì)劃于2013年發(fā)射小型火箭，推動(dòng)哈勃落向太平洋，隨后打撈出來(lái)送進(jìn)博物館。

正式退休之前，美國(guó)航空航天局已經(jīng)替它選好了接班人，正在建造中的詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡將于2013年閃亮登場(chǎng)。它不像哈勃那樣圍繞地球旋轉(zhuǎn)，而是飄蕩在從地球到太陽(yáng)背面150萬(wàn)公里的空間，因?yàn)殡x地面過(guò)遠(yuǎn)，即使出了故障也不可能頻繁派人修理。韋伯望遠(yuǎn)鏡的口徑達(dá)到6.5米，面積為哈勃的5倍以上，觀測(cè)性能將遠(yuǎn)超哈勃。但是它主要用于觀測(cè)紅外光，除了天文學(xué)家之外，它眼中的宇宙并不為人所知。所以，我們可能會(huì)依然懷念哈勃。■

穿越星空之眼

雖然歷代天文學(xué)家已經(jīng)取得了相當(dāng)輝煌的成就，從月球與地球之間的大體距離，到行星軌道，但大部分公眾仍然認(rèn)為恒星和行星不過(guò)是天幕中發(fā)光的亮點(diǎn)，而大地則是一片平坦。毫無(wú)疑問(wèn)，沒(méi)有令人信服的視覺(jué)證據(jù)，天文學(xué)家僅依靠數(shù)學(xué)計(jì)算與推測(cè)無(wú)法讓人類對(duì)于宇宙的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步。于是，在1609年，一種儀器誕生了，從而徹底改變了我們認(rèn)識(shí)整個(gè)外部空間的進(jìn)程。

記者◎朱步?jīng)_

終結(jié)地心說(shuō)的小發(fā)明

故事的開(kāi)始總是沉悶的。1576年，丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫在丹麥和瑞典之間的海島上建立了第一個(gè)現(xiàn)代意義上的天文臺(tái)，做一系列仔細(xì)的火星觀測(cè)記錄。23年后，與丹麥國(guó)王鬧翻的第谷來(lái)到布拉格，年輕的德國(guó)天文學(xué)家約翰·開(kāi)普勒充當(dāng)了他的助手。借助導(dǎo)師豐富的觀察手記，開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)，假如火星是沿著某個(gè)橢圓軌道圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，而太陽(yáng)正好處于橢圓某個(gè)焦點(diǎn)位置，那么就與第谷的觀測(cè)結(jié)果非常吻合。1609年，他出版了《新天文學(xué)》，詳細(xì)闡述了自己的想法。幾乎與此同時(shí)，荷蘭澤蘭省米德?tīng)柋な幸晃谎坨R制造商漢斯·里帕席的店鋪里發(fā)生了一件有趣的小事：一個(gè)淘氣的學(xué)徒在無(wú)聊時(shí)，將陳列的各種透鏡輪流從櫥窗里拿出來(lái)把玩，結(jié)果無(wú)意中發(fā)現(xiàn)，如果將兩塊透鏡以一遠(yuǎn)一近的順序放在眼前，那么遠(yuǎn)處的教堂塔樓、風(fēng)車等景物會(huì)變得又大又近。當(dāng)里帕席發(fā)現(xiàn)學(xué)徒的把玩后，他立刻明白，這個(gè)東西可能具有不可思議的廣泛用途。他將兩塊透鏡安放在一根金屬管內(nèi)，把這個(gè)新奇玩意命名為“窺器”，而希臘籍?dāng)?shù)學(xué)家、羅馬紅衣主教的書記愛(ài)奧亞尼斯·狄米亞西尼，則建議應(yīng)當(dāng)稱呼它為“望遠(yuǎn)鏡”（Telescope），這個(gè)詞在希臘文中的原意為“在遠(yuǎn)處看”。

此前，光學(xué)透鏡在人類文明發(fā)展的潮流中只是時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，考古學(xué)家們?cè)诳死锾貚u和小亞細(xì)亞出土過(guò)制造于公元前2000年左右的粗糙透鏡。公元10至11世紀(jì)時(shí)，著名的阿拉伯物理學(xué)家、居住在巴士拉的阿爾哈曾就在自己的著述中提到過(guò)光的折射原理，并初步對(duì)透鏡的放大功能做出了闡述。13世紀(jì)初，牛津大學(xué)圣方濟(jì)各會(huì)修士約翰·皮克漢姆根據(jù)阿爾哈曾的研究，寫過(guò)一部簡(jiǎn)略的《透視法》。最初在荷蘭、比利時(shí)與意大利城市中制造的透鏡被用來(lái)制作最初的眼鏡，羅杰·培根就曾是最早一批眼鏡的受益者。

里帕席的發(fā)明問(wèn)世后，除了在軍事上被熱衷于擺脫西班牙控制的荷蘭聯(lián)省軍隊(duì)用于偵察外，也引起了學(xué)者們的好奇，其中就包括在意大利帕多瓦擔(dān)任數(shù)學(xué)教授的伽利略·伽利雷。就在里帕席發(fā)明望遠(yuǎn)鏡的同一年，他在游歷威尼斯的時(shí)候也觀察到了這個(gè)新鮮玩意，于是用一塊平凸透鏡和一塊平凹透鏡制造了自己的望遠(yuǎn)鏡。凹透鏡在靠近眼睛的一側(cè)，稱為目鏡，而凸透鏡則被稱為物鏡。當(dāng)他最終將自己長(zhǎng)1.2米、直徑4.4厘米的望遠(yuǎn)鏡指向月球時(shí)，他看見(jiàn)了一個(gè)粗糙的表面，有山脈，表明希臘天文學(xué)中關(guān)于天體超凡完美的假設(shè)與事實(shí)大相徑庭。不僅如此，伽利略進(jìn)一步推論說(shuō)，既然月亮和地球如此相像，而月亮?xí)刂硞€(gè)軌道運(yùn)動(dòng)，那么地球也不排除這樣的可能性。

1610年，聲名日隆的伽利略前往佛羅倫薩，擔(dān)任托斯坎尼公國(guó)的宮廷數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，據(jù)說(shuō)原因在于伽利略聰明地把觀測(cè)到的四顆木星衛(wèi)星命名為美第奇星，以討好這個(gè)統(tǒng)治托斯坎尼的意大利豪門世家。在那里，伽利略借助望遠(yuǎn)鏡的觀察，使得托勒密天文學(xué)的論斷不斷崩潰：比如托勒密理論的擁護(hù)者指出，如果哥白尼的理論成立，那么隨著地球在空間中的移動(dòng)，恒星在天球中的位置也應(yīng)變化。這種情況在天文學(xué)依賴肉眼觀測(cè)的時(shí)代并沒(méi)有發(fā)生，然而望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的結(jié)果表明，恒星太遙遠(yuǎn)了，以至于位移根本無(wú)法察覺(jué)——在透鏡中，恒星仍然沒(méi)有顯示成為球體，而仍然是一些光點(diǎn)，這個(gè)結(jié)果對(duì)于哥白尼的理論是極端有利的。1610年8月，伽利略宣布，金星也擁有類似月亮月相一樣的位相，證明金星和這顆地球的衛(wèi)星一樣，是個(gè)黑暗的天體，它的光亮來(lái)自太陽(yáng)，并且按照橢圓軌道圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。次年他又宣稱太陽(yáng)也并非永放光芒、完美無(wú)瑕的天體，因?yàn)樗鼡碛须y看的瑕疵——太陽(yáng)黑子。盡管這些離經(jīng)叛道的妄言最終導(dǎo)致他于1633年，被迫在羅馬圣瑪利亞修道院的大廳里向10位樞機(jī)主教懺悔，接受了被終身監(jiān)禁的判決，但真正被宣判敗訴的，卻是人類陳舊的地心宇宙觀——200年來(lái)的權(quán)威，被一名孤立的觀測(cè)者借助一架簡(jiǎn)陋的儀器在3年內(nèi)打敗。1642年，雙目失明的天文學(xué)家在佛羅倫薩附近的阿切特里去世，而正是在這一年，另一位在揭示宇宙運(yùn)行真相方面同樣重要的人物艾薩克·牛頓誕生了。

伽利略精神的繼承者

1638年，英國(guó)天文學(xué)家威廉·蓋斯科因發(fā)明了測(cè)微器，精確測(cè)量出恒星的角寬度。1670年，英國(guó)鐘表匠威廉·克萊門特制造出了第一臺(tái)長(zhǎng)擺鐘，可以在探測(cè)距離方面得出前所未有的精確結(jié)果。出生在意大利的法國(guó)天文學(xué)家喬凡尼·多美尼科·卡西尼與助手讓里歇分別在巴黎天文臺(tái)與位于南美洲的法屬圭亞那的卡宴兩地進(jìn)行觀測(cè)，計(jì)算出太陽(yáng)與地球的距離達(dá)到了驚人的1.4億公里，而非自希臘時(shí)代以來(lái)就一直被天文界奉為圭臬的800萬(wàn)公里。并且借助時(shí)鐘和測(cè)微器，天文學(xué)家們第一次可以通過(guò)角寬度換算來(lái)了解天體的體積：金星約與地球一般大，而木星的直徑卻比地球?qū)捔舜蠹s11倍，至于太陽(yáng)，它的直徑居然是130萬(wàn)公里，超過(guò)地球100倍。

如同歐洲政治霸權(quán)的爭(zhēng)斗那樣，巴黎天文學(xué)家最強(qiáng)勁的對(duì)手來(lái)自英國(guó)。1663年，愛(ài)丁堡的詹姆斯·格里高利設(shè)計(jì)出了第一臺(tái)反射望遠(yuǎn)鏡，這件發(fā)明的誕生確是有現(xiàn)實(shí)的需要：傳統(tǒng)的伽利略或開(kāi)普勒式折射望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)40米以上，越來(lái)越難駕馭，并且無(wú)法解決諸如天體色差等問(wèn)題。而格里高利則發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)橢圓面反射鏡對(duì)光線進(jìn)行反射并重新聚焦后，產(chǎn)生的天體形象較之以往有了相當(dāng)?shù)奶岣摺?668年，年僅27歲的劍橋大學(xué)圣三一學(xué)院學(xué)生、賦閑在林肯郡家中的艾薩克·牛頓，依照格里高利的思路改良了自己的反射望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡由一面銅錫砷合金主鏡、一面平面反射鏡和一面目鏡組成，雖然僅長(zhǎng)6英寸，但能夠產(chǎn)生放大40倍的物象。1675年，一群皇家學(xué)會(huì)的學(xué)者，由天文學(xué)家約翰·弗拉慕斯蒂德領(lǐng)銜，向國(guó)王查理二世要求建立一座專用的固定天文臺(tái)，以便更好地計(jì)算經(jīng)緯度，來(lái)指導(dǎo)在大洋上航行，幫助為英帝國(guó)帶來(lái)財(cái)富的商船隊(duì)與海軍艦隊(duì)的航行。吝嗇的國(guó)王任命弗拉慕斯蒂德為第一任御前天文學(xué)家，支給他一小筆薪水，責(zé)令其在倫敦東南郊區(qū)的格林威治建立一座天文臺(tái)。弗拉慕斯蒂德為了這所日后世界天文觀測(cè)的權(quán)威中心耗盡了心血和積蓄，以至于1719年去世時(shí)，冷酷的債主甚至闖進(jìn)格林威治，拿走了部分儀器用以抵償他生前未能還清的債務(wù)。

在與弗拉慕斯蒂德一同進(jìn)入格林威治的第一批英國(guó)天文學(xué)家中，還包括年輕的埃德蒙·哈雷。1676年，年僅20歲的哈雷就帶著一架24英尺的望遠(yuǎn)鏡和計(jì)時(shí)器，跑到了南大西洋上的圣赫勒拿島，在壞天氣和熱病的折磨下整整度過(guò)了兩年，詳細(xì)記錄下了南部天球上341顆恒星的精確位置。今天，他被全球天文愛(ài)好者所熟悉，是因?yàn)樗晒Φ仡A(yù)測(cè)了人類有史以來(lái)首顆有記錄的周期彗星哈雷彗星（1p/Halley）的回歸周期。在此前，彗星還被認(rèn)為是由上帝直接控制的天象，其出現(xiàn)則預(yù)示著災(zāi)難與巨變。哈雷更大的貢獻(xiàn)在于通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)，于1718年提出，至少有3顆亮度極大的恒星——天狼星、大角星與畢宿五的位置，都與托勒密或同時(shí)代希臘天文學(xué)家記載的位置相差甚多，由此證明了哥白尼的假設(shè)——以往被假定為位置恒定的恒星，也是擁有自身運(yùn)動(dòng)軌跡的。

反射望遠(yuǎn)鏡的勝利

在牛頓之后的200年中，天文學(xué)家們?nèi)〉昧讼喈?dāng)大的成就：從獲悉彗星的光譜、精確地觀測(cè)到火星表面到日珥的發(fā)現(xiàn)。然而無(wú)論是反射還是折射式望遠(yuǎn)鏡，技術(shù)仍然處于相對(duì)的停滯狀態(tài)。直到1879年，英國(guó)天文學(xué)家安德魯·安斯利·康芒將一片直徑36英寸的鍍銀反射鏡裝入了自己的天文望遠(yuǎn)鏡。

在康芒之后，改良的反射望遠(yuǎn)鏡迅速使天文學(xué)家的視野拓展到了前所未有的程度，美國(guó)以其雄厚的工業(yè)力量和財(cái)富成為探索宇宙的新興中堅(jiān)力量。從1919年開(kāi)始，埃德溫·鮑威爾·哈勃借助加州威爾遜山鏡面直徑達(dá)100英寸的胡克天文望遠(yuǎn)鏡，利用星系光譜計(jì)算，得出了一個(gè)創(chuàng)造性的結(jié)論：眾多星系在以驚人的速度遠(yuǎn)離我們。最簡(jiǎn)單可信的解釋就是整個(gè)宇宙正在膨脹，每個(gè)星系與近鄰之間的距離都在加大。到今天，“哈勃定律”已經(jīng)被視為整個(gè)天文學(xué)觀測(cè)的基本定律，也是人類有史以來(lái)得出的第一個(gè)關(guān)于宇宙整體的基本變化趨勢(shì)。在這一成就的刺激下，更多大型反射望遠(yuǎn)鏡競(jìng)相出現(xiàn)，最終，于1948年6月落成、被安裝在威爾遜山附近帕洛伊瑪山、鏡面直徑200英寸、以美國(guó)天文學(xué)家喬治·艾利·海爾命名的“海爾望遠(yuǎn)鏡”，成為反射型望遠(yuǎn)鏡歷史上的巔峰之作。它能拍攝到暗至23等的天體（亮度只有肉眼可見(jiàn)最暗天體的六百萬(wàn)分之一），最遠(yuǎn)能探測(cè)到距離地球遠(yuǎn)達(dá)幾億光年的暗弱星系——這樣的成就在令人贊嘆的同時(shí)，也明白無(wú)誤地表示，利用可見(jiàn)天體發(fā)出的光芒作為窺視宇宙的手段，已經(jīng)走到了盡頭。倘若人類還要更進(jìn)一步，就勢(shì)必要出現(xiàn)一場(chǎng)全新的天體觀測(cè)技術(shù)革命。

從光到微波

具諷刺意味的是，這種全新手段早在19世紀(jì)初就具備了雛形。1800年，曾發(fā)現(xiàn)了天王星的英國(guó)天文學(xué)家威廉·赫歇爾在測(cè)量太陽(yáng)光譜不同部分的熱效應(yīng)時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)，如果把溫度計(jì)放到光譜紅端的外側(cè)時(shí)，熱效應(yīng)仍然持續(xù)上升，于是這些不能被肉眼所觀察到的光線就被命名為“紅外輻射”。70年后，蘇格蘭數(shù)學(xué)家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋建立了完整的電磁理論，并證明，作為一種電磁輻射的光，只占據(jù)了“電磁波譜”中很小的一個(gè)部分，仿佛一整副撲克中為數(shù)不多的幾張。由此，天文學(xué)家們很快就相信，除了可見(jiàn)光，太陽(yáng)和其他行星發(fā)射的其他輻射肯定承載了更多的有用信息。1932年，就職于貝爾實(shí)驗(yàn)室的無(wú)線電工程師卡爾·古特·央斯基在新澤西州的荷爾姆德?tīng)柦ㄔ炝艘慌薮蟮?、能夠旋轉(zhuǎn)方向的矩形金屬天線陣，試圖發(fā)現(xiàn)哪些因素會(huì)干擾無(wú)線電波。1932年1月，央斯基被一種每隔23小時(shí)56分4秒出現(xiàn)最大值、且始終穩(wěn)定的無(wú)線電干擾迷住了。最終，他發(fā)現(xiàn)這股神秘的電波來(lái)自宇宙，大約是銀河系的中心位置，于是，這套粗陋的金屬天線就成為世界上第一臺(tái)射電天文望遠(yuǎn)鏡。盡管“二次大戰(zhàn)”的爆發(fā)嚴(yán)重阻礙了射電天文探測(cè)的發(fā)展，但在戰(zhàn)爭(zhēng)中迅猛發(fā)展的雷達(dá)技術(shù)，卻在戰(zhàn)后“補(bǔ)償”了這段長(zhǎng)達(dá)6年的停滯。

用微波回波探測(cè)技術(shù)，天文學(xué)家可以窺探那些以往面貌不清的行星的真容，比如一向被濃云遮蔽的金星。1965年，第一張粗略的雷達(dá)金星圖被繪制出來(lái)，它顯示這個(gè)星球上擁有山脈和類似峽谷一樣的地貌。同樣，不同回波波長(zhǎng)的變化，可以計(jì)算出天體接收微波的地點(diǎn)是在接近還是在遠(yuǎn)離我們，從而可以借助計(jì)時(shí)器測(cè)算出行星自轉(zhuǎn)的速度，比如金星自傳周期為243.1天，水星則是59天。

借助這些形態(tài)各異的天線組合，我們首次能夠了解到在宇宙中最遙遠(yuǎn)的地方，和最久遠(yuǎn)的過(guò)去所發(fā)生的一些令人驚奇的事情。1971年發(fā)現(xiàn)的類星體OH471，與地球的距離竟然達(dá)到120億光年，并正在以約等于光速90%的速度遠(yuǎn)離我們——也許人類已經(jīng)探測(cè)到了發(fā)生在上百億年前宇宙大爆炸時(shí)代的情景。同樣，生命的起源，似乎也能從這些微波中窺見(jiàn)端倪。在彌漫的塵埃云和氣體云中，95%的成分無(wú)法借助光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和光譜儀“看”到，然而借助特定原子或原子組合發(fā)射的微波波長(zhǎng)，卻能像追蹤罪犯指紋那樣，利用射電望遠(yuǎn)鏡分析它們的成分。1968年，加州大學(xué)的觀測(cè)者們測(cè)到了來(lái)自星際空間水分子和氨分子所特有的波長(zhǎng)，證明即便在條件最苛刻的外層空間中，仍然具有一些處于向最簡(jiǎn)單生命形態(tài)進(jìn)化的東西。

自此，光和微波，這兩種遙遠(yuǎn)星系向我們傳遞信息的載體，已經(jīng)基本為人類所掌握，而橫亙?cè)谟^測(cè)者面前的新障礙，就是我們居住的這顆星球本身所造就的局限性。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)無(wú)法突破大氣層的阻擋，射電天文望遠(yuǎn)鏡所依靠的基線已經(jīng)是整個(gè)地球的直徑，分辨率已經(jīng)達(dá)到極限。正如著名美國(guó)科幻作家阿西莫夫于1982年所論斷的那樣，只有將觀測(cè)儀器送到遠(yuǎn)離太陽(yáng)風(fēng)、重力、大氣干擾的太空中去，人類才能將自己的智慧真正延伸至?xí)r空的開(kāi)始與盡頭。■