地面望远镜可能更便宜，但哈勃望远镜却表明它们还不够用

地球上的天文台比太空望远镜便宜。它们也在迅速改进——当欧洲极大望远镜九年后开始观测，它将能够提供图像清晰度提高 16 倍比哈勃太空望远镜拍摄的照片还要多。尽管很难证明投资太空望远镜是合理的，但哈勃望远镜取得的突破性发现哈勃让我们知道它们有多么宝贵。

哈勃是世界上第一台太空光学天文台，它在天文学的各个方面都取得了惊人的发现，从太阳系行星和卫星上的极光闪烁到数十亿光年外星系的演化。

哈勃的观测有助于确定扩张诺贝尔奖获奖研究中，我们见证了恒星诞生在这样的“苗圃”中鹰状星云并爆炸为超新星哈勃还捕捉到了强劲喷气从另一个星系中心的黑洞中出现。

哈勃拍摄的球状星团梅西耶 2 的照片。欧空局/哈勃和美国宇航局，共享许可协议

这些发现是有代价的。哈勃任务花费15亿美元1990 年发射时，哈勃望远镜的维护成本也非常高昂。人们热切期待的哈勃望远镜拍摄的第一张照片令人失望地模糊。望远镜内部直径 2.4 米的镜子有轻微瑕疵，导致光线无法正确聚焦。安装光学系统以纠正此问题是哈勃望远镜首次维修任务的目标，该任务由航天飞机宇航员在 1993 年的五天太空行走中完成。1997 年至 2009 年，哈勃望远镜又进行了四次维修任务，以升级和更换科学仪器、电源和制导系统，每次任务都有相关风险和费用。自 NASA 的航天飞机计划结束以来，一直无法进行进一步的维修。

太空望远镜的价格并没有降低。哈勃望远镜的继任者詹姆斯·韦伯望远镜一直受到多次延期和成本上涨的困扰。它将于 2018 年准备发射，其成本约为80 亿美元建造、发射和调试。

地球与太空

在地面上建造望远镜的一个显著优势是，望远镜的尺寸可以比运往太空的望远镜大得多。我们地球上的望远镜也做出了惊人的发现，例如双子座望远镜观测木星的两个巨大红斑擦肩而过位于行星的南半球。凯克天文台已经探测到大气中的水蒸气一颗行星围绕另一颗恒星运行。欧洲南方天文台的望远镜跟踪了围绕黑洞运行的恒星在我们银河系的中心，了解恒星的形成及其与黑洞的相互作用。

然而，地面望远镜也不便宜。欧洲极大望远镜位于智利阿塔卡马沙漠的望远镜，预计造价超过 10 亿欧元，每年的运营成本为 5000 万欧元。但这仍然低于哈勃和詹姆斯·韦伯望远镜。

欧洲极大望远镜的艺术印象图欧洲南方天文台/flickr，CC BY-SA

当 E-ELT观察开始2024 年，最先进的大气畸变校正技术将使其能够提供比哈勃望远镜清晰 16 倍的图像。有了这样的技术进步，似乎很难证明未来太空望远镜的成本和风险是合理的。

然而，一个简单的事实是，如果我们选择只从地面观察，我们将无法发现各种各样的天文现象和潜在的发现。其中包括宇宙中一些最活跃的事件，如伽马射线爆发。

主要原因是地球大气层不会阻碍太空望远镜的发展。虽然大气层允许可见光通过，而我们的眼睛对可见光很敏感，但它会吸收其他波长的光，所以我们永远无法从地面看到它。此外，大气中的湍流运动会使穿过大气层的光线变得模糊，导致物体闪烁并显得模糊。地面望远镜的另一个问题是它们受当地天气条件的影响，高云会破坏任何有用观测的机会。

智利的甚大望远镜即将面临来自E-ELT的竞争。欧洲南方天文台/G。隆巴尔迪 (glphoto.it)，CC BY-SA

哈勃望远镜位于大气层之上，可以避免这些影响，并能在宽光谱范围内生成高分辨率图像。这些观测的科学价值显而易见，因为去年科学家申请使用哈勃望远镜观测时间的人数比去年多了五倍。它也是科学论文的重要来源。根据欧洲南方天文台的调查去年，哈勃望远镜自 2005 年以来每年发表 650 至 850 篇论文，这远远超过 ESO 的任何地面望远镜。

补充贡献

无论是在太空还是地面，对天文望远镜的投资都必须有科学回报作为依据 —— 在选择新设施时，科学是决定的根本。我曾使用过地面和太空望远镜，我认为科学最终需要两者。但在资金有限的世界里，我们无法兼得。因此，国际合作是关键，无论是在另一个国家安装新望远镜，还是为另一个航天局领导的任务提供仪器。

地面和太空望远镜观测的价值不仅在于其对理解近宇宙和远宇宙的科学成果，还在于这些图像和发现所提供的启发。