1990年4月24日，发现号宇宙飞船将哈勃望远镜送入轨道。这是太空探索过程中的一个兴奋时刻，因为“哈勃”会为我们返回令人兴奋的图像，向我们揭示宇宙形成时的早期影像。但是当“哈勃”刚刚上线时，非常不幸的事情发生了，科学家发现它的镜片上存在一个严重问题：尽管这是有史以来制造的最为精确的镜片，但是一个2000纳米（一纳米等于十亿分之一米）的缺陷导致其无法拍摄出预期的锐利图像。

为此科学家们花了三年的时间来为镜片做了一个修补，终于，“哈勃”开始为我们揭示宇宙的秘密了。从那以后，“哈勃”工作了将近30年，捕获了无数令人震惊的天体和星系的影像。但是像其它事物一样，“哈勃”也有其局限性，这台世界最具知名度的望远镜在不远的将来面临退役。究竟还剩多少时间呢？为什么从观测角度来说它到达了一个极限呢？在它的一生中，它产生了数百万张惊人的照片，它可以观察到普通望远镜无法看到的电磁波频率范围。由于它在地球大气层之外，它可以无阻碍的看到宇宙中更暗淡、更遥远的天体，而这些天体在地面望远镜中完全是不可见的。

尽管如此，“哈勃”的巅峰期也已经过了，物理上存在的极限导致他无法再看到更暗更远的天体。为了进一步观测这些天体，你需要一个具有极高分辨率和更强聚光能力的望远镜，一台望远镜的分辨率由它的镜片尺寸与波长的比值来决定。

望远镜对于角分辨率度量的能力是识别两个在被望远镜观测时具有很短的角距离的独立物体。这是由1.22乘以反射镜直径上的光波长得到的。当观察到大约500纳米的可见光时，哈勃望远镜的角分辨率约为0.05弧秒。这比人眼的分辨率高出1000倍。对于更短的波长，分辨率变得更好，比如紫外线，并且哈勃望远镜可以实现低至0.01弧秒的角度分辨率。哈勃望远镜也会受到它能观测到的波长类型的限制。恒星发出的光范围很广，虽然哈勃望远镜可以观察到很宽的波长范围，但它不能观察到比近红外更大的任何东西。

这限制了它及时回望遥远物体的能力。当宇宙膨胀时，空间的结构也随之膨胀。当光在宇宙中传播时，它的波长会随着空间的膨胀而拉伸。这意味着当光到达哈勃望远镜时，光的波长比离开物体时要长。这就是所谓的红移。随着到物体的距离增加，它的光在空间中传播的时间越长，它的红移就越大。如果光线红移过大，它可能会被拉伸到哈勃望远镜观察范围之外的波长。哈勃望远镜的主要目标之一是寻找宇宙中最遥远的星系。这个目标在2016年实现了，当时哈勃望远镜发现了星系GN-Z11。这个星系距离我们320亿光年远，我们看到的光是这个星系在134亿年前展现的，也就是大爆炸后的4亿年。

此星系在过去一直在哈勃望远镜能观察极限上，在一个不可思议的情况下才揭开它神秘的面纱。这个星系恰好位于宇宙和哈勃之间较少中性气体的地方，因此使得哈勃能够拥有更清晰的视野。来自于这个星系的光由于穿过附近星系因此产生引力透镜效应（gravitational lensing）当一个物体发出的光受到另一个物体的引力作用而弯曲时，就会发生这种情况。否则光会以弯曲的形式朝向观察者。

这使得GN-Z11星系发出的光被放大，足够使得哈勃望远镜能够观测到它。到现在为止，哈勃望远镜通过这种方式已经观察这片星系29年，捕获令人震撼的图片。由于它的设计，哈勃能够在轨道上进行维护。年来，航天飞机机组人员先后5次访问哈勃，修复和更换有故障的部件。然而自从美国太空梭计划结束后，我们不再有能力去维护哈勃的运转，从此它开始慢慢走向既定生命的终点。

勃搭载了6个陀螺仪，用来操纵和精确地指向目标。在过去的五年里，有三个陀螺仪失灵了。即使哈勃在未来的十年继续工作，由于它与高空气体分子频繁的碰撞和时间的积累给它造成不可逆的伤害，到2030年，哈勃将坠入大气层，在抵达地面之前燃烧殆尽。到那时，下一代太空望远镜会被送到轨道上运行，甚至能够探索更深的宇宙拍摄出宇宙中更加震撼的图像。但哈勃的开创性贡献将永远被铭记。尽管哈勃在退役前已经有几十年的历史了，但与它所捕获的物体的年龄相比，它的存在的时间不过是昙花一现罢了。

引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象。由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使得光线经过大质量天体附近时发生弯曲。如果在观测者到光源的直线上有一个大质量的天体，则观测者会看到由于光线弯曲而形成的一个或多个像，这种现象称之为引力透镜现象。 引力透镜也是天体物理中最重要的研究工具和手段之一，在宇宙学暗物质、暗能量、大尺度上的引力和系外行星探测上都发挥着巨大作用。

尽管如此，这个望远镜背后难以置信的工程和科学帮助我们在对宇宙的理解上前进了一大步。如果你想获得更多关于哈勃的信息，请在CuriosityStream上找到这个纪录片，它讲的是如何把哈勃的数据转换成像这样令人惊叹的图片的过程。CuriosityStream是一个拥有大量有趣纪录片的流媒体服务器，其主题包括了科学，自然，历史和科技。CuriosityStream上也有原创内容，比如史蒂芬·霍金和大卫·阿滕伯勒。你可以通过下面的链接并使用 Primal Space代码进行注册来看到以上的所有内容。这样你将会拥有一个月时间去免费观看所有纪录片和非小说类作品，这些都来自一些世界上最好的制作公司。

相关知识

宇宙（拉丁语: universus）即是由空间，时间和它们的内容组成，包括行星，恒星，星系和一切其他形式的物质和能量。大爆炸理论是普遍的对宇宙形成的宇宙学描述。根据这个理论的估计，空间和时间在13799±0.021亿年前共同形成，与此同时宇宙开始膨胀。尽管我们无法知道整个宇宙的空间尺度，但测量能够观测到的宇宙是可能的，目前估计其直径为930亿光年。最早由古代希腊和印度哲学家创造的宇宙模型是以地球为中心的，地球被放在中央。几个世纪以来，更精确的天文观测使得尼古拉·哥白尼建立了主张以太阳为太阳系中心的日心说模型。

在哥白尼的工作、约翰内斯·开普勒的行星运动定律和第谷·布拉赫的观察基础之上，艾萨克·牛顿发明了发展万有引力定律。更深入的观测进展让人们发现了太阳只是银河系中数千亿恒星中的一颗，而银河系则是宇宙中至少两万亿个星系中的一个。我们星系中的很多恒星都有自己的行星。从最大尺度上来说，星系是在各个方向上均匀分布的，这意味着宇宙既没有边界也没有中心。从小的尺度来看，星系分布在星系团和超星系团中，它们形成了巨大的细丝和空洞，最终创造了一个巨大的泡沫般的结构。20世纪初的发现已经表明宇宙有一个开端，从那时起空间一直在膨胀并且如今仍以越来越快的速度继续膨胀。