空间望远镜绕地球一圈需要多长时间?

地面大型望远镜如夏威夷10米Keck望远镜或8米Subaru望远镜,在装配自适应光学和主动光学技术后,成像质量不亚于空间望远镜。它们拥有巨大通光面积、低成本和长寿命,且山顶上的望远镜出了问题可以分分钟更换修补。

随着航天飞机的退役,如果哈勃望远镜再出现故障,基本上就等于报废了。因为载人飞船不具备在空间中打开舱门的能力,宇航员也无法从载人飞船出舱,只有航天飞机能执行维修任务。

哈勃望远镜自1990年4月发射升空以来,已经服役了27年,至今依然处于天体观测的前沿领域。由于其轨道高度超过500公里,一旦出现故障,只能依靠航天飞机进行维修。

没有大气意味着许多被大气阻挡的电磁波可以被观测到。地球上只能在光学、近红外、亚毫米、射电波段进行观测,而X射线、伽马射线、红外、紫外的观测几乎只能在空间进行,这是空间望远镜的垄断优势。

地面中小型望远镜,如几十公分到两米口径的望远镜,通常用于科研观测。小口径多用于测光,大口径用于拍光谱。测光望远镜针对光变研究,对准天区不停拍摄找变星双星,这种耗时工作不适合宝贵的空间望远镜。

空间和地面设备各有所长,因此都需要。不同的科学目标需要不同类型的观测。例如研究变星的光变曲线,并不需要太大的望远镜,重要的是长时间监测,1米的地面望远镜就可以胜任,用空间望远镜太浪费。

空间观测的主要优点是没有大气干扰,可以在大视场内得到高分辨率的图像。虽然光学理论上分辨率取决于口径,但当口径超过一定尺度时,地面望远镜受限于大气抖动。地面最好台址的分辨率极限是0.5角秒,而哈勃可小于0.1角秒。

地面望远镜的主要好处是可以建造得很大,从而提高收集光线的能力。更大的口径可以观测到更暗弱的天体,而且同样口径的地面望远镜更便宜、更容易修理和升级,能保持更长的使用寿命。

拍光谱的地面望远镜有传统,因为高分辨率光谱仪往往非常沉重。例如国家天文台2米望远镜的光谱仪在楼下单独放一层,LAMOST的16台光谱仪也放在单独楼层。这些设备重量大且需高稳定性,用空间望远镜不现实,火箭载重成本太高。

如果空间望远镜出现故障,只能依靠自身进行轨道调整。例如,美国宇航局的开普勒系外行星探测器曾出现故障导致一个反作用轮无法使用,后来是通过太阳光压驱动,利用光压效应来取代反作用轮。

根据维基百科和NASA的数据,哈勃太空望远镜的轨道高度约为559千米,在轨速度达到7500米/秒。在低地球椭圆轨道上,它绕地球一圈大约需要96至97分钟。

空间望远镜的代价是昂贵且修补极难。在高强度辐射环境下,计算机容易产生奇怪错误信号。虽然空间望远镜没有大气抖动和夜天光干扰,能观测可见光和射电以外的波段,但对于射电波段,发射空间望远镜是纯粹没有必要的。

哈勃空间望远镜在绕地球运行的过程中,始终处于不断观测和拍摄的状态。为了拍摄遥远的天体,它常常需要长时间盯着一个地方不动进行曝光,从而创造出优秀的可见光图像。

地面爱好者手中的小望远镜,如双筒或小折射望远镜,口径在几公分到几十公分之间,特别适合目视观测月球环形山、木星土星环等。这类小望远镜是教学、科学传播和学习过程中不可缺少的工具。