为什么大型太空望远镜没有被直接安装在空间站上？

你这个问题问得非常到位，也触及到了航天工程中许多精妙的权衡和考虑。我们通常看到的哈勃望远镜、詹姆斯·韦伯望远镜等这些闪耀着科学光芒的“大眼睛”，它们并没有直接安家在国际空间站（ISS）这样一个庞大的人造天体上，这背后可不是简单的“装不下”或者“嫌弃”，而是出于一系列非常关键的技术、操作、成本和科学需求上的考量。

咱们一步一步地掰扯清楚：

1. 空间站本身就是一个“嘈杂”的环境，不利于精密观测：

振动和动态不稳定: 国际空间站是个非常活跃的地方。宇航员在里面活动、进行实验、操作机械臂、舱外活动（EVA），所有这些都会产生各种程度的振动。即使是微小的振动，对于需要捕捉遥远天体极其微弱光线的精密光学仪器来说，都是致命的干扰。想象一下，你想拍一张清楚的月球照片，结果相机一直在晃动，那画面能清晰吗？望远镜对稳定性的要求远超我们的日常感知。空间站的运行本身就会产生一些低频的姿态调整和轨道维持的推力，这些都会给望远镜带来额外的“噪声”。
热扰动: 空间站由很多不同的设备组成，这些设备在运行过程中会产生热量。虽然空间站有先进的热控系统，但内部仍然存在复杂的热分布和变化。这些不均匀的热量如果传导给望远镜的关键部件（比如镜片、探测器），会引起它们的形变，从而影响光学性能，导致像差，严重降低观测精度。
电磁干扰: 空间站内部有大量的电子设备，它们会产生电磁辐射。虽然望远镜也会采取屏蔽措施，但如此靠近一个“电磁能量场”的中心，额外的屏蔽和隔离会变得非常复杂且成本高昂，并且依然无法完全消除潜在的干扰。

2. 科学目标和观测需求的差异：

不同的“视界”: 空间站轨道高度虽然高于地球大气层，但它仍然在地球附近运行。这意味着它会周期性地进入地球的阴影区（断电，需要依赖电池和燃料电池），并且在某些轨道位置会受到地球自身的反照光和热辐射的干扰。而像哈勃和韦伯这样的望远镜，它们被设计成要尽可能地远离地球的干扰，到达更广阔、更“干净”的宇宙空间。
冷却需求: 许多高性能的太空望远镜，尤其是那些观测红外波段的（比如詹姆斯·韦伯），需要极低的运行温度才能有效工作，避免自身的热辐射干扰到微弱的红外信号。国际空间站的温度相对较高，而且其内部运行的各种设备会持续产生热量，这使得在空间站上实现望远镜所需的极低温环境变得极其困难和昂贵。韦伯望远镜就配备了巨大的、多层级的遮阳罩，正是为了将其暴露在极低温的宇宙环境中。
视角和指向限制: 空间站的姿态控制是为了满足宇航员工作和生活需求，而不是为科学观测优化的。它有特定的指向限制和活动区域，可能无法让望远镜自由地指向宇宙中的任何一个方向进行长时间、稳定的观测。如果望远镜装在空间站上，就必须依赖于空间站本身的姿态控制系统，这会带来很多不便和限制。

3. 设计和建造的复杂性与成本：

集成难度极高: 将一个大型、精密、独立运作的望远镜系统集成到像空间站这样已经设计好的、功能多样化的平台，本身就是一个巨大的工程挑战。这不仅仅是“搭积木”，而是需要对空间站原有的结构、动力、通信、热控、生命保障等系统进行大规模的修改和适配。
维修和升级的考量: 早期（如哈勃）的设计理念中，将望远镜安装在空间站上似乎有个好处——可以方便宇航员进行维修和升级。确实，哈勃望远镜的多次成功维修任务是航天史上的壮举，极大地延长了它的寿命并提升了性能。然而，随着技术的进步，特别是詹姆斯·韦伯望远镜的自主部署和更先进的设计，这种“必须依赖人类在轨操作”的模式变得不再是唯一的选择，有时甚至是不利的。
独占资源的问题: 如果一个大型望远镜安装在空间站上，它将占用空间站大量的资源，包括电力、通信带宽、机械臂使用时间、乘员时间等。这可能会限制空间站同时进行的其他科学实验和研究活动。

4. 独立的“专车”能跑得更远、更快、更稳：

独立的设计和优化: 将望远镜作为独立的航天器设计，可以使其完全按照科学观测的需求进行优化，包括光学设计、热控系统、姿态控制系统、数据传输能力等。它不需要妥协以适应空间站的现有框架。
更自由的轨道选择: 独立的望远镜可以被送往最适合其观测的轨道。例如，詹姆斯·韦伯望远镜被送往日地L2拉格朗日点，这是一个距离地球约150万公里的特殊位置，在这里，望远镜、地球和太阳大致排成一条直线，地球的遮蔽和反射对望远镜的影响最小，便于其进行冷却和稳定观测。这个位置是空间站无法达到的。
不受其他任务干扰: 独立的望远镜可以专注于它的科学使命，不受空间站上其他实验或宇航员活动的影响。

简单来说，这就像是要在一家五星级酒店里加建一个独立的、最高端的实验室，还是单独在远离城市喧嚣的地方建造一个专门的科研基地。 空间站是一个功能齐全但也有其自身运转逻辑和环境的综合性设施，而大型太空望远镜则是一个极致追求观测性能的“科学利器”。让它们各自发挥所长，住在最适合自己的“地方”，才能最大化地实现它们的科学价值。

当然，这并不是说未来不会有望远镜在空间站上进行观测。小型、专门化的望远镜或观测设备，或者作为空间站整体研究项目的一部分，是有可能集成在空间站上的。但像哈勃、韦伯这样肩负着突破性科学发现任务的大型、高精度望远镜，它们的“独立之路”才是当前最有效、最能发挥其性能的策略。

网友意见

最高赞的答案那个什么”诗与星空“的完全不靠谱。。。居然说”哈勃的维修是NASA骗经费的“。。。HST的几次航天飞机维护项目都是难度极大的，尤其是第一次给光学质量有问题的HST安装新光学改正系统的任务，在当时更是史无前例的。

空间站上原则上是可以安装望远镜的，美国当年的天空实验室Skylab就有一个多波段观测太阳的望远镜。但一般不把大型设备安装在空间站上的原因很简单，@ngc21382 的回答里已经提到了，就是为了天文观测的极端成像质量要求避免震动。

中国空间站巡天望远镜CSST在最初设计的时候确实是先后有过”安置在空间站内“和”悬挂在空间站上“的设计的。10年前我就见过某部给出的类似设计。CSST的主要负责人，国家天文台和北京大学的詹虎老师在”中国哈勃诞生记“一文中也给出过这个过程的详细描述。这篇文章最早发在赛先生天文的公众号上，但不知为何后来找不到了。。。我截图一下相关的部分放在下面 (因为找不到原始出处了，没法引用，只能说一下作者是詹老师，编辑是韩越扬和吕浩然)。可以看到，即便在伴飞的状态下，解决低轨位置上的成像质量稳定性也是很困难的。

不过应该说，解决这个问题的办法应该是有的。NASA和德国航天部门的SOFIA望远镜就是一架装在747飞机后面的大口径红外望远镜。飞机的飞行震动远高于空间站， 但是SOFIA通过非常特殊的设计也能保证观测质量。。。只不过目前这套装置还很难放到航天器里。随着技术的发展，未来是有这样的可能的。

但即便这样的问题解决了，低轨依然不是一个特别适合放置大型望远镜的地方，轨道低意味着观测会被越来越多的卫星干扰 (HST和CSST都会看到人造卫星)，还意味着潜在受到越来越的太空垃圾的威胁更大，因为环境和真空差异较大，镜面质量衰减也会有影响。随着人类能够造越来越大的航天器和承担更复杂的航天任务，把越来越大的望远镜放到比如L2点甚至月球表面这样的环境中去才是更理想的选择。

以下为詹老师文章截图：`

一个基本前提就是：太空望远镜并不怎么经常需要维护和维修工作。

哈勃太空望远镜，发射至今31年，总共进行了5次维护工作的发射任务，平均6年一次。而且最后一次维护任务是09年进行的，至今12年了。

所以以这个频率来看，完全没必要额外的接入空间站的设计。反倒是诸如轨道、供电、震动之类的，可能受到空间站的影响。

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