1986年，美国宇航局（NASA）的挑战者号航天飞机在升空时发生了爆破，导致机上7名宇航员悉数罹难，这次事端也让本该于同年升空的哈勃太空望远镜（HST）推延发射了4年。到了1990年4月24日，哈勃太空望远镜搭乘发现号航天飞机发射升空，由此敞开了史无前例的世界探究年代。
哈勃运转在一个近乎圆形的轨迹上，它间隔地表大约540公里，每95.4分钟绕行地球一周。在太空中，没有大气搅扰，哈勃可以接收到世界中非常弱小的光，观测到极为悠远的世界。
解救哈勃太空望远镜
不过，哈勃的观测之路并非一往无前。因为一块镜片违背原方位1.3毫米，导致哈勃成了“近视眼”，它所捕捉到的图画显得含糊，还不如地基天文望远镜的观测作用。
在1993年，NASA差遣了一组宇航员前往太空，去修理哈勃太空望远镜。宇航员给哈勃安装了一副“眼镜”，让哈勃可以“看清”世界中的天体。
通过修理，哈勃开端展现出它那无与伦比的观测才能。很快，哈勃传回了一系列令人震慑的世界相片，它让咱们正真看到了极为深邃的世界，回溯到极为长远之前的时刻。因为光速是有限的，哈勃看得越远，也就能看到越早之前的时刻。
那么，哈勃的观测极限在哪里？哈勃能观测到多远的世界？能看到多久之前的时刻？
哈勃的角分辩率
关于哈勃的观测才能，先来了解一下视直径的概念。假如要描绘太阳看起来有多大，可以凭借视直径这个参数。以太阳为例，太阳盘面直径与边际相交的两个端点和观测者所构成的夹角巨细即为视直径。
依据衍射极限公式，一个光学体系的极限分辩角（Δφ）与入射光的波长（λ）、通光直径（D）有关：
以人眼为例，人眼的极限分辩角约为60角秒，假如一个物体的视直径小于这个值，人眼将无法分辩出这个物体的细节，该物体看起来是没有细节的点。
关于哈勃，其主镜口径为2.4米，它的观测波段为近红外、可见光以及紫外，它的极限分辩角约为0.05角秒。哈勃能辨认出1亿光年外星系中的单颗恒星，也能看到100多亿光年外的星系。
哈勃的观测极限
不过，为了观测到前期世界中的星系，单靠强壮的分辩才能仍是不行的。这是因为悠远星系非常昏暗，它们宣布的光抵达地球时，现已衰减到极端弱小的程度。为了观测到这些星系，只能延伸曝光时刻，尽量收集到满足多的光。
自2003年起，哈勃对准天炉座的一小片漆黑区域进行观测。这片区域的巨细（视面积）仅为满月的1%，不到全天的3000万分之一。那里看起来一片漆黑，好像空无一物。
但是，通过十来年的观测，累计接收了23天的光，哈勃拍照到了下面这张闻名的哈勃极深场（XDF）：
在这块看似漆黑的区域中，集合着多达5500个星系，其间每个星系又包括数以亿计的恒星。这些星系极端昏暗，其亮度仅为人眼所见极限的100亿分之一。
哈勃极深场中的星系离地球非常悠远，它们坐落132亿光年之外，这在某种程度上预示着它们宣布的光用了132亿年才抵达地球，咱们正真看到的是132亿年前的星系。因为世界诞生至今的年纪估量为138亿年，所以这些星系存在于非常前期的世界中，那时刻隔世界大爆破才曩昔6亿年。
而耗时250天的哈勃遗产场（HLF）更是把咱们带向了更为深邃的世界：
这其间集合着逾越26万个星系，最远的星系间隔地球到达了133亿光年，这在某种程度上预示着咱们正真看到了133亿年前的星系。从星系的尺度和间隔来看，这现已是哈勃的观测极限。
在世界中传达的光子除了会因为间隔悠远而呈现能量衰减之外，还会因为空间的不断胀大而呈现世界学红移。前期世界中星系宣布的光抵达地球时，将会有很大的红移值，它们的波长被拉得很长。一旦光的波长满足长，哈勃就无法分辩出来。
打破哈勃的观测极限
不过，世界中存在一种天然的放大镜效应——引力透镜效应，这可以让哈勃看得更远，逾越观测极限。依据爱因斯坦的广义相对论，星系、星系团这种集合着很多质量的区域会激烈歪曲周围空间，通过邻近的布景星光会被逼沿着曲折空间跋涉，这就好像穿过透镜相同。
借由引力透镜效应，可以放大和增亮布景光源，使得哈勃可以观测到远在134亿光年外的星系——GN-z11，这是人类迄今为止发现的最陈旧星系。
因为世界空间在曩昔134亿年来持续胀大，假如GN-z11星系还存在的话，它现在现已退行到间隔地球320亿光年的当地。依据哈勃常数，可以算出GN-z11现在正以2.29倍光速的速度远离咱们而去，这在某种程度上预示着它现在宣布的光永久也到不了地球。
逾越哈勃的新一代太空望远镜
哈勃的规划寿数只要15年，但30年曩昔了，哈勃还在太空中运转。通过第一次严峻修理之后，后来还有四批宇航员前往太空对哈勃进行晋级，这使得哈勃有才能持续探究不知道的世界。但不管怎样，这架在轨运转30年的太空望远镜现已严峻超期服役，它也快到与咱们离别的时分了。
早在1996年，NASA就开端了下一代太空望远镜的研制，詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）应运而生。作为哈勃的继任者，这架新的太空望远镜的口径到达6.5米，它可以观测到波长更长的光，然后看到哈勃所无法企及的悠远世界。理论上，韦伯可以观测到136亿年前的星系，这在某种程度上预示着咱们将有望看到世界中构成的第一批星系。
依照方案，现已多次推延发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2021年3月30日发射升空。不同于哈勃的近地轨迹，韦伯将运转在太阳-地球体系的第二拉格朗日点（L2）上，间隔地球150万公里，相当于地月间隔的4倍。在那里，韦伯可以躲在地球死后，一直背向太阳，然后可以更好地观测世界。
因为韦伯远离地球，未来不可能差遣宇航员前往太空进行修理，所以必需要保证发射满有把握。不然，这架耗资高达96.6亿美元（折合人民币683亿元）的太空望远镜将会形成巨大的丢失，给人类未来的世界探究蒙上一层暗影。
哈勃现已超额完成了任务，这架载入史册的勋绩太空望远镜终将会与人类离别。未来，韦伯会把咱们带向更远的世界，但咱们也不会忘掉哈勃从前的荣光。
