航天器系统

如上所述，哈勃望远镜也是一架航天器。它需要动力，以便与地面通讯并改变自身的空间方位（定位）。下面让我们来了解一下相关的系统。

动力系统
哈勃望远镜的所有仪器和计算机都需要电力。这些电力由两块巨大的太阳能电池板提供，每块长12.2米。它们能够提供2,400瓦的电力，相当于60盏40瓦灯泡的耗电量。望远镜被地球挡住时，则由6个镍氢电池提供电力（相当于20个汽车电池的蓄电量）。当望远镜再次被太阳光照射时，太阳能电池板又会重新给电池充电。

通讯系统
哈勃望远镜必需能够与地面的控制系统联系，以传送观测所得的数据并接收观测新目标的指令。哈勃望远镜利用一系列名为跟踪与数据中继卫星系统（TDRSS）的中继卫星进行通讯。这个系统与国际空间站使用的系统一样。

NASA/STScI供图 哈勃太空望远镜使用的通讯系统

天体发出的光被哈勃望远镜（2）捕获并转化成数字数据。然后这些数据被送往轨道上的TDRSS（3），TDRSS再将信号传送到美国新墨西哥州的白沙地面接收站（4）。接收站把数据传送到NASA的戈达德航天飞行控制中心（5），哈勃望远镜的操纵中心就设在那里。接着这些数据由附近马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所（6）的科学家进行分析。多数情况下，命令会事先传达给哈勃望远镜，使其按观测计划运行，但在必要时也会进行实时指挥。

操纵系统
哈勃望远镜在拍摄时必须一直锁定某个目标，这一过程可能要保持数小时，具体取决于观测者使用的仪器。别忘了，哈勃望远镜在以97分钟的轨道周期绕地球运行。因此，望远镜就像一艘沿海岸线在波浪起伏的海面上高速行驶的船，而它瞄准目标就像从这艘船上瞄准海滩上的一个小物体。为了做到这一点，哈勃望远镜配备了三个系统：

• 陀螺仪——感应大小运动
• 反应轮——移动望远镜
• 精密制导传感器——感应细微运动

陀螺仪跟踪记录哈勃望远镜的整体运动。就像指南针一样，陀螺仪感应哈勃望远镜的运动，如果望远镜脱离了目标，陀螺仪就会通知飞行计算机。飞行计算机随后计算出哈勃望远镜必须朝什么方向移动、移动多远才能锁定目标，并指示反应轮移动望远镜。

哈勃望远镜不能像大多数卫星那样用火箭引擎或气体推进器控制，因为产生的废气会萦绕在望远镜周围，遮住周边的视野。哈勃望远镜使用的是反应轮，它们朝着三个方向运动（X/Y/Z 或俯仰/侧滚/偏航）。反应轮是一种飞轮，类似离合器中的飞轮。当哈勃望远镜需要移动时，飞行计算机便指示一个或多个飞轮朝某个方向旋转以及以什么速度旋转。根据牛顿第三运动定律（每一个作用力都有一个对应的反作用力），哈勃望远镜向飞轮的反方向旋转，直到可以拍摄目标。

如上所述，FGS通过瞄准导向星体来帮助望远镜锁定目标。三个FGS中有两个在各自视野中寻找目标附近的导向星体。一旦找到，传感器便会锁定导向星体并把信息发送到飞行计算机，以便将导向星保持在传感器的视线范围内。FGS比陀螺仪更为灵敏，而将两者结合，那么即使望远镜在轨道上高速运动，也可以锁定某个目标达数小时之久。

计算系统
科学仪器舱上的望远镜镜筒周围装有两台主计算机。一台与地面通讯以传输数据和接收指令；另一台负责操纵哈勃望远镜，同时还有各种内务操作功能。此外，还有备用计算机供紧急使用。

哈勃望远镜上的每一台仪器都装有微处理器，可以移动过滤轮、控制快门、收集数据以及与主计算机对话。

结构
哈勃望远镜有一个构架，使光学设备、各种仪器及航天器系统各就其位。哈勃望远镜有一个用石墨环氧树脂做成的桁架系统支撑这些光学设备，材料与网球拍和高尔夫球杆类似。这个桁架长5.3米，宽2.9米，重114公斤。支撑光学设备和科学仪器的镜筒用铝制成，上面覆盖了多层绝缘体。这些绝缘体使望远镜在经受阳光和阴影之间极端的温度变化时不致受损。