人民日报
地面观察者看到夜空时,仍然会受到城市灯光、空气散射、月光和大气辉光的影响。哈勃位于地球大气层之上,没有厚重大气吸收和扰动可见光、紫外线,背景通常更干净。深空中的黑色背景并非绝对没有光,而是目标光线相对于背景噪声足够微弱,需要精密仪器和较长时间才能分辨。
地球阴影有时有利于减少来自地球的杂散光,但阴影本身也意味着太阳能电池🔥板暂时不能发电。哈勃还会经过高能带电粒子较多的区域,部分仪器在相应时段需要暂停或采取保护措施。通信、能源、姿态、目标可见时间和仪器安全条件必须同时满足,科学家才能安排一次有效曝光。
这也解释了为什么一🌈张深空🚀照片通常不是“对着天空按一次快门”。观测人员需要把目标安排在合适的轨道窗口,选择滤镜和曝光时长,预留地球遮挡造成的中断时间,并把同一目标的多次数据分别下载、校准和合并。
“黑夜”还可能指哈勃运行到地球阴影中。哈勃不需要依靠当下照射在镜面上的阳光来观测,太阳能电池板在光照轨道段发电并给蓄💯电池充电,进入阴影后由电池继续供电。因此,黑暗对哈勃不是单纯的威胁,而是观测暗弱天体所需要的环境,同时也要求航天器具备稳定的能源与姿态控制能力。
探测器接收到光子后,会把光能转化为可计数的电子信号。可见光观测通常使用适合相应波段的成像探测器,红外观测则使用专门的红外探测阵列。光子数量越多,形成的信号通常越明显;光子数量越少,目标信号就越容💎易被读出噪声、暗电流和宇宙射线留下的痕迹掩盖。
多次短曝光往往比一次极长曝光更容易控制风险。每次曝光都可能受到宇宙射线、姿态微小变化或瞬时设备状态的影响;将多张经过校准的图像对齐后合并,可以保留反复出现的天体信号,降低随机噪✨声和偶发缺陷的影响。最终照片中的细节,来自光学系统、探测器、观测计划和数据处理的共同作用。
哈勃太空望远镜收集暗弱天体光线的第一步,是利用约二点四米口径的主镜把来自同一方向的光聚焦到科学仪器。主镜不是直接把“黑色”拍成图像⚡,而是尽可能多地收集目标发出的光子,并把光线集中到较🎯小的探测区域。
哈勃太空望远镜并不能在所有黑夜里随意观察任意方向。目标如果暂时被地球遮挡,来自目标的光线就无法到达望远镜;目标靠近太阳、月球或💯地球明亮边缘时,强光也可能损伤探测器或使背景亮度升高,因此观测计划会设置安全角度限制。