00:00 開頭
02:21 不夠清晰的地面天文望遠鏡
03:35 資金不足、計畫延宕
04:24 命運多舛的哈伯望遠鏡
05:43 有近視眼的望遠鏡
06:35 NASA 如何修好哈伯？
07:41 哈伯望遠鏡的代表作
08:34 哈伯最重要的貢獻
09:37 哈伯望遠鏡還能用多久？
10:37 我們的觀點
11:37 問題
11:55 結尾
---【 影片口白逐字稿 】---
宇宙中美麗的星系，是許多科幻電影或遊戲作品中，一定會出現的畫面。但你知道嗎？剛剛畫面上的這幾張照片，其實不是電影或遊戲特效，而是哈伯太空望遠鏡拍出來的照片喔！今天，就讓我們一起來聊聊，帶領人類認識宇宙的「哈伯太空望遠鏡」吧！
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hiho～大家好，我是志祺！
哈伯太空望遠鏡從發射升空至今，已經服役超過30年了。在這段時間裡面，它拍下了許多令人屏息的畫面，拓展我們人類對宇宙的認知。
不過，今年（2021）6月的時候，哈伯望遠鏡驚傳故障，甚至一度外傳哈伯望遠鏡有可能要沒救了，讓很多天文迷都相當扼腕。還好後來 7 月的時候，美國太空總署 NASA 找到問題所在，成功讓哈伯重新恢復運作。但儘管如此，故障的事件還是引起很多天文迷和科學家的擔憂，哈伯望遠鏡不知道還能再戰多少年⋯⋯今天，我們要跟大家聊聊哈伯望遠鏡的前世今生，超級峰迴路轉的發展歷程。
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【不夠清晰的地面天文望遠鏡】
從 17 世紀，望遠鏡被發明出來之後，就有非常多的科學家透過望遠鏡，來觀察夜晚的星空。到了 20 世紀初期，隨著技術的改良，我們已經可以建造出大型的天文望遠鏡，來觀測遙遠星球和星系的樣貌。不過，蓋在地上的太空望遠鏡，都會被大氣層影響。有些波段的紅外光和紫外光透不進來，有些波段的光線，則是會被大氣層的氣流擾動，使得天文望遠鏡拍下來的照片，看起來還是不夠清楚、解析度不夠好。因此，直接把望遠鏡送上太空來觀測，來避免大氣層的干擾，一直都是天文學家們的夢想。1950、60 年代，美國太空技術逐漸進步，這個把望遠鏡送上太空的野望，可行性也越來越高。1968年，NASA 第一次成功地把望遠鏡送上太空，觀測宇宙星體的紫外光頻譜。
因此，NASA 在同一年決定，要發射一個直徑 3 公尺的天文望遠鏡上太空，是個包含紫外光、可見光和紅外光都可以觀測的「多功能」太空望遠鏡。而且，為了要持續維護這個造價昂貴的望遠鏡，NASA 也決定要發展「可重複使用」的「太空梭」技術。有了太空梭之後，NASA 就可以不斷派人上太空，維護這部望遠鏡。
【資金不足、計畫延宕】
這個計畫原本預計要用十年的時間來規劃、設計和製造，預定是要在1979 年發射升空。不過，因為1970年代初期發生「石油危機」的關係，美國政府大幅刪減公共支出，所以昂貴的太空望遠鏡計畫，也只能不斷延期。後來，在 NASA 多位天文學家的遊說之下，1978年美國國會終於撥款 3600 萬美金給 NASA，NASA 也找了歐洲太空總署（ESA）一起合作，分攤部分的資金，哈伯太空望遠鏡才終於開始設計和製造。不過，由於經費有限的關係， 因此 NASA 決定要把太空望遠鏡的直徑從 3 公尺，縮小成 2.4 公尺。最後，這個太空望遠鏡，用 20 世紀初期的知名天文學家「愛德溫．哈伯(Edwin Hubble)」來命名，正式定名為「哈伯太空望遠鏡」，預計要在 1983 年發射。
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【命運多舛的哈伯望遠鏡】
為了要能夠在各種波段下，都可以拍出清楚地照片，哈伯的鏡片拋光要非常的精確才行。不過，哈伯望遠鏡的製造難度實在太高了，鏡片的製造商測試了各式各樣的方法，做出來的鏡片品質都還是不夠好，發射日期只好一延再延。從原本的 1983 延後到 1984，再延到1985。"直到 1986 年，整個哈伯望遠鏡終於組裝完成的時候，卻發生了嚴重的「挑戰者號太空梭爆炸事故」，7 名太空人全部罹難。因此，所有的太空梭發射計畫也都暫停，重新接受安全性的評估。NASA 負責的團隊只好先把哈伯望遠鏡移到一間無塵室裡面，不斷地用氮氣清理儀器，也不時啟動一下儀器，避免零件老化。但這樣的保養措施，每個月要額外花費「600萬美元」，對於已經延期超多次的哈伯望遠鏡來說，這個錢坑變得越來越大
1990 年 4 月 24 日，在太空梭重新恢復使用幾年後，哈伯望遠鏡終於發射升空，正式開始服役。預定在15年之後退役，墜落大氣層燒毀。而到了這個時候，哈伯望遠鏡的整個計畫，已經用掉了「47 億美元」。但沒想到，更慘的事情還在後面，投入了這麼多錢，把望遠鏡送上太空，拍出來的照片居然沒辦法使用⋯⋯
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【有近視眼的望遠鏡】
哈伯望遠鏡升空之後，在距離地表大約 500 多公里的高空中繞著地球飛行，大約每 95 分鐘可以繞完一圈。而哈伯望遠鏡的控制，則由專責的「太空望遠鏡科學研究所（STScI）」來管理。這個地面控制中心會負責發送訊號給哈伯望遠鏡，來調整望遠鏡的角度和儀器的參數，然後拍完的照片資料，便會透過人造衛星傳回地面。哈伯望遠鏡升空之後，控制中心就發現有一些功能怪怪的，首先是負責發電的太陽能板，有一邊張不開，使得供電系統的效能沒辦法達到預期。
此外，更嚴重的是，哈伯拍下的照片很模糊，當年很多人戲謔地說，花了那麼多錢做出來的哈伯，居然是個「近視眼」！這讓美國民眾對 NASA 非常的失望。NASA 為了要挽回社會大眾對他們的信心，於是卯起全力想辦法修復哈伯。
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【NASA 如何修好哈伯？】
想要修正哈伯，第一步得先搞清楚哈伯究竟哪裡出問題。而最直接的方式，就是直接把望遠鏡載回地面重新檢查和修正。但是這個方法不只費時，又很花錢，所以 NASA 的科學家想到，可以直接分析哈伯拍回來的照片，來了解究竟是哪邊出問題。分析的結果發現，原來是哈伯望遠鏡的「鏡片邊緣」打磨得不夠精準，比原本需要的鏡片平了一點點，差了大約 2.2 微米，就產生了嚴重的球面像差。這個球面象差的概念，比較像是哈伯望遠鏡有「散光」，而不是近視，但總之結果看起來就是畫面變得很模糊。找到了問題癥結點之後，NASA 決定要替哈伯望遠鏡加上「眼鏡」，來校正光線。
經過將近三年的測量和開發，1993 年年底，NASA發射了奮進號太空梭，送了 7 位太空人上去，用太空漫步的方式，在哈伯望遠鏡上面架設新「矯正鏡片」，也更換太陽能板，還有更新幾個儀器的設備，升級了它的功能。1994 年 1 月，哈伯終於一掃過去的陰霾，成功拍出清晰的照片。
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【哈伯望遠鏡的代表作】
在後續的十幾年裡面，哈伯太空望遠鏡還經歷了另外 4 次的維修和更新，讓望遠鏡變得越來越厲害，可以拍下越來越清晰的照片。目前，透過哈伯太空望遠鏡所記錄下的照片和觀測資料，已經發表了超過 1 萬 7 千多篇的科學文獻。有很多哈伯望遠鏡的拍下來的照片，都讓大眾非常印象深刻！例如：這個長得有點像手掌的星體，這張幾乎是所有照片當中最有名的一個，它是老鷹星雲的「創生之柱」，是一個「恆星誕生」的地點；另外，很迷幻的照片還有「馬頭星雲」、「神秘之山（Mystic Mountain）」、「貓眼星系」，還有最一開始看到的這個「闊邊帽星系」，以及長得很像魔戒中「魔眼」的星系。哈伯望遠鏡不只觀測遙遠星體，也拍下太陽系內行星的清晰照片。
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【哈伯最重要的貢獻】
不過，真的要說「刷新我們對宇宙理解」的照片，最重要的應該就是這張了。（放圖）這張照片乍看之下不怎麼特別，但實際上暗藏玄機。1995年，這張照片是由哈伯望遠鏡對準天空中黑暗的一角，連續拍了十幾天之後，所得到的照片。這個小小的一角，大概是你站在跑道的起點，觀察100公尺之外的一顆網球的程度。這張被稱作「哈伯深空（Deep Field）」，經過分析之後發現，在這麼小的角度裡面，竟然有「超過3000個」星系，證實了宇宙中的星系數量非常驚人！
此外，還可以發現因為每個星系距離地球有進有遠，所以還可以觀察到從宇宙大爆炸以來，不同時間點的星系形成過程。隨著後續的維修更新，哈伯望遠鏡的能力越來越強大，目前我們拍到最遠的星系，距離地球高達「132億光年」。透過這些照片，天文學家進一步估算分析，推算出宇宙從大爆炸至今，大概經歷了 137-138 億年的時間。
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【哈伯望遠鏡還能用多久？】
原本哈伯太空望遠鏡預定服役15年之後，就要退役，但隨著維修和更新，它的年限被延長了非常的多。不過，上一次維修已經是 2009 年的事，自從 2011 年美國最後一架太空梭退役之後，到目前為止都還沒辦法進行維修和更新。也就是說，哈伯太空望遠鏡幾乎是註定會隨著時間慢慢地壞掉，如果遇到故障的問題，NASA 只能想辦法重開機，或是改用望遠鏡上面的備援電腦、供電系統或儀器。像是今年 6 月的故障事件，後來發現是電源供應出問題，切換成備用的電源供應系統之後，順利地恢復功能。但是，要是同樣的地方再壞一次，那麼哈伯望遠鏡是不是還能恢復運作就真的很難說。
還好哈伯望遠鏡後繼有人。今年 12 月，NASA 即將要發射新的「詹姆士．韋伯望遠鏡（James Webb Telescope）」，接手哈伯探索宇宙歷史的任務。透過偵測紅外線訊號，來調查，是否有「大爆炸」或是其他「宇宙起源」的證據。
【我們的觀點】
我們覺得這種非常高深的尖端科學研究，常常都是我們一般社會大眾很難有感的主題，像是奈米科學或是生物科技的領域，很多時候我們外行人不只很難理解，也不一定看得到什麼有形的產出。不過，哈伯太空望遠鏡的照片，卻帶給我們很不一樣的感受。30 多年來，哈伯的觀測紀錄和照片，大大增進了我們對整個宇宙的理解，像是「哈伯深空」的照片，就很直接地讓我們知道，其實外太空並不是真的「空空如也」，在我們看起來黑黑的區域，其實還有數千個「星系」存在。而那些既美麗又魔幻的畫面，不只帶來科學上的進展，也啟發很多人對於這個神秘的宇宙，還有太空科學的興趣。
哈伯太空望遠鏡，幾乎可以說是我們認識外太空的窗口，甚至可以說，它就像是我們的眼睛一樣，透過它，我們才能感受到宇宙的震撼與不可思議。雖然，不確定哈伯還能繼續服役多少年，但是他的貢獻，永遠都會在人類歷史當中，記上一筆。
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那今天的最後，想要來問問大家，今天介紹的幾張哈伯拍的照片，你覺得最震撼的是哪一個呢？
A. 長得很魔性、很像手掌的「創生之柱」；
B. 土星極光的照片；
C. 哈伯深空，發現宇宙歷史有137億年；
D. 其他，留言告訴我們吧！
最後，如果你喜歡今天的影片，歡迎分享出去，讓更多人知道「哈伯望遠鏡的前世今生」！
此外也可以點這邊，看看「科學家怎麼用天文望遠鏡尋找外星人」以及「地球消失的十億年」；
那麼，今天的志祺七七就到這邊告一段落，我們明晚再見囉！
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【 本集參考資料 】
→Hubble: 30 years unveiling the universe - ESA：https://bit.ly/2ZdNuFf
→Hubble Space Telescope - Wik：https://bit.ly/3Glreuu
→哈伯太空望遠鏡 - Wiki：https://bit.ly/3aXEfvP
→愛德溫·哈伯 - Wiki： https://bit.ly/3AZ8Fs0
→大爆炸 - Wiki：https://bit.ly/3b7k6TP
→James Webb Space Telescope - Wiki：https://bit.ly/2Z9exle
→哈勃太空望遠鏡30周歲紀念 — 給自己的生日禮物： https://bbc.in/3njXNjv
→哈伯望遠鏡升空30年 科學成就遠超過預期：https://bit.ly/3jmkRNu
→Top 100 Images：https://bit.ly/3GbSriT
→The best Hubble Space Telescope images of all time!：https://bit.ly/3B69Kym
→27 best Hubble images on its 27th birthday：https://bit.ly/2ZeDBrb
→出事了哈伯！細數哈伯太空望遠鏡 31 年來的維修升級史：https://bit.ly/3C9GTua
→哈伯望遠鏡已離線半個月，NASA 鎖定故障原因、排除風險大：https://bit.ly/3B8dwqI
→哈伯望遠鏡準備恢復健康，NASA 工程師們即將切換備用單元：https://bit.ly/3jqyL1i
→A Brief History of the Hubble Space Telescope - NASA：https://go.nasa.gov/3C7YFyb
【 延伸閱讀 】
→哈伯震撼證據曝光！ 最早發現系外行星竟「憑空消失」：https://bit.ly/3E3wAbz
→The 1995 Hubble photo that changed astronomy：https://bit.ly/3m69Phk
→癮科學：哈伯太空望遠鏡（下）： https://engt.co/3C5b59L
→癮科學：哈伯太空望遠鏡（下）： https://engt.co/3m2zxmE
→為何 NASA 不惜大撒幣也要把它送上太空？——認識韋伯太空望遠鏡（一） ：https://bit.ly/3E5ZBUa
→百倍於哈伯觀測能力，大小尺度通通包辦！——NASA 的下一個旗艦級「羅曼太空望遠鏡」：https://bit.ly/3C7YsLp