哈勃太空望远镜纪录片,为什么哈勃望远镜能看几十亿光年,却看不清月球和冥王星表面?

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哈勃太空望远镜纪录片

哈勃太空望远镜纪录片

为什么哈勃望远镜能看几十亿光年,却看不清月球和冥王星表面?

从1961年到1972年,美国阿波罗登月计划一共发射了17艘飞船,其中6艘飞船成功降落月球,这是人类迄今为止最大规模的月球登陆活动。

但是,由于NASA提供的很多照片,人们对此提出了一些疑问。虽然很多看起来有些不合理的地方,实际上都有很合理的解释。比如说美国插在月球上的国旗看起来是像在飘动的,其实这是用一种特殊的材料,故意做成这种皱巴巴的形式。

但是也有两张照片非常有名,而且NASA没有找到令人信服的反驳理由。

●第1张照片,刻在镜头前的十字线落在了景物后面(暗示照片被修改过)。

●第2张照片,前面的岩石上面有一个C(暗示道具组疏忽)。

所以相当多的人怀疑美国阿波罗登月计划是造假的。因此有人就提出:为什么不用哈勃太空望远镜去观察登月舱和月球车,看看有没有到底在那里呢?

望远镜、显微镜等以放大景物为目标的光学仪器,表示其性能的叫“分辨率”。

计算最小分辨率的公式是“道斯极限”,单位是角度的单位(度、分、秒等)。分辨率里的秒单位一般是角秒(也叫弧秒),一度等于60角分,一角分等于60角秒。

》天文学家用来计算望远镜分辨率的道斯极限公式,R=11.6/D。

R是角分辨率,单位是角秒;D是望远镜镜头直径,单位为厘米。

哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope,缩写为HST)是以美国天文学家哈勃命名的,是人类发射的第1架太空望远镜。哈勃的最重要贡献,是发现了遥远星系的退行,证明宇宙在膨胀。

HST口径为240㎝,由道斯极限计算出来的分辨率为11.6/240=0.048333角秒。

地月之间的距离为38万公里,0.0483角秒对应的物体大小为380000*2π/(360*3600/0.0483)=0.09公里,相当于90米。

》也就是说,在月球上90米尺度的物体,才能被HST看到。

美国阿波罗计划用于登月的阿波罗飞船,位于土星5号运载火箭的顶部,高82英尺(25米)。

阿波罗飞船有五个不同的部分:指挥舱、服务舱、登月舱、发射逃生系统和航天器登月舱适配器。

其中阿波罗登月舱高6.9米,宽4.3米。

由此可见,6.9米高的登月舱根本不可能被HST发现。

实际上,道斯极限里11.6的系数,是可见光波段400nm~700nm的取值。

哈勃太空望远镜有更先进的相机,这种相机能够在115nm近紫外波段进行观测,因此分辨率更高。

理论上,在115纳米的最短波长下,HST分辨率可以达到0.014角秒。

此时,HST能看到月球上26米尺度的物体,仍然看不到阿波罗号的登月舱。

哈勃望远镜有一种方法可以拍摄月球着陆器,那就是拍摄它的阴影。当太阳很低的时候,登月舱的影子会有60多米长。

即便如此,阴影也只有2个像素点,根本就分辨不出是什么。

如果把国际空间站放到月球轨道上,哈勃太空望远镜在可见光波段才可以勉强拍摄到一个像素点的模糊影子。因为国际空间站长达108米。

在可见光波段能够看到月球上的阿波罗登月舱,哈勃太空望远镜的口径要达到32米。

所以即使更先进的詹姆斯韦伯太空望远镜,也无法看到阿波罗登月舱。因为詹姆斯韦伯太空望远镜的镜头口径只有6米5。

》既然如此,我们为什么还要太空望远镜?

哈勃太空望远镜于1990年发射进入地球轨道,距今已有30年之久。哈勃的红外线兄弟~斯皮策太空望远镜刚刚在太空庆祝了20岁生日。

包括钱德拉X射线天文台、XMM牛顿和核光谱望远镜阵列(NuSTAR)在内的多个X射线观测站也在地球轨道上观测天空。

因为火箭整流罩的空间有限,所以能够发射到太空的望远镜和观测装置有很大的局限性。而且即使出了问题,也比在地面上维修要麻烦的多。

我们把望远镜送入太空的主要原因是为了绕过地球大气层,这样我们就能更清楚地看行星、恒星和星系。

我们的大气层就像一个保护毯,只让一些光线通过,而阻挡其他光线。大多数时候这是件好事,让我们外出时避免暴露在高能X射线或伽马射线的直射下。

但是这也意味着,在地面我们不能看到遥远星系发出的所有光,地面望远镜会忽略某些细节。

今年5月26号,欧洲超大望远镜EELT在智利北部开工建造,建成以后将是世界上最大的光学望远镜,其镜头口径为39.3米。

EELT将能够提供比哈勃太空望远镜拍摄的图像清晰16倍的图像,是地球上唯一能够在可见光波段看到阿波罗登月舱的望远镜。

》目前唯一可看到阿波罗登月舱的轨道观测器是LRO。

月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter,简称LRO)是美国宇航局的一个机器人航天器,目前在一个偏心的极坐标测绘轨道上围绕月球运行。

2009年,月球勘测轨道飞行器(LRO)与月球陨石坑观测和传感卫星(LCROSS)一起发射升空。

这两个项目都是美国宇航局月球先驱机器人计划的一部分。LRO的主要目标是从月球极地轨道绘制月球表面的3D地图,作为高分辨率测绘计划的一部分,以确定着陆地点和潜在资源,调查辐射环境,并证明预期的新技术。

LRO从50公里的高度拍摄月球,在这个高度,分辨率将达到0.5米。所以LRO可以拍摄到嫦娥的登陆情况。

如果把 HST放到这个高度,那么分辨率会达到7个毫米,可以拍摄到月球上的蚂蚁。

哈勃观察月球表面都很困难,不用说观察冥王星表面了。哈勃之所以能看几十亿光年外的天体,是因为那些天体本身的尺度也高达几十万光年,甚至上百万光年。