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把光學望遠鏡送上太空，像人造衛星一樣繞地球旋轉，是天文學家多年來的夢想。為甚麼要把望遠鏡送上太空？原來地球的大氣層對天文觀測構成極大的障礙。即使在遠離人煙的高山觀測，大氣電離層中的輻射仍然會使夜空背景發光，影響了一些要求很高的光度測量。大氣的擾動亦是使天文學家十分頭痛的問題。大家可能有這樣的經驗﹕在一個炎熱的下午看著路面的熱氣流上升，遠方的景物便會不斷浮動而變得模糊。試想想這景像被望遠鏡放大了數百倍後會是甚麼模樣？在大氣擾動下，原本在望遠鏡中呈現點狀的星光變成了模糊的圓盤，大大減低了望遠鏡的分解能力和量度星體位置的準確度。以著名的派洛瑪山 (Mount Palomar) 天文台五米口徑望遠鏡為例，理論上它可以分辨兩顆在天空上相距衹有幾百分之一弧秒的星星，但事實上即使在大氣十分穩定的情況下，它的分解能力仍然比理想差約 100 倍！    早在 1946 年天文學家 Lyman Spitzer 已經提出了太空望遠鏡的構思，但這個夢想卻要到 90 年代才實現。太空望遠鏡的歷史可說是波折重重。在 1972 美國太空總處開始建造穿梭機的時候，不少天文學家憧憬著穿梭機不久便可以把太空望遠鏡送上軌道，並可協助定期維修。但一次石油危機使這美夢幾乎完全粉碎，醉心研究的科學家可能從來沒有想像過美國國會竟然在短短五分鐘的討論中決定把太空望遠鏡計劃達四億多美元的撥款全部取消！後來經過科學家漫長的游說後，太空望遠鏡計劃終於得以落實。但不幸的事接踵而來，建造過程中出現了不少技術問題，花費比原來的預算超資四倍，直至最後建造完畢，望遠鏡的升空日期亦因為穿梭機「挑戰者號」爆炸的意外而延誤了兩年半。在 90 年 4 月，以著名天文學家哈勃 (Hubble) 命名的太空望遠鏡終於順利升空，它脫離了「發現號」穿梭機，徐徐張開了長達 12 米但非常纖薄的太陽能吸收板，正式進入繞地軌道。可是災難並未就此結束，研究人員很快便發現直徑 2.4 米的主鏡有嚴重缺陷，不能準確地把光線聚焦，使星星的映象變成了模糊的圓盤﹔後來發現這是負責建造主鏡的專家們疏忽所至。為了彌補缺陷以免數億美元付諸流水，研究人員設計了一個名為 COSTAR 的複雜光學修正系統，經過一番努力，太空望遠鏡最後終於能夠向勞苦功高的科學家與及在稅款上不斷支持這項計劃的廣大美國市民展示其應有的實力，不負眾望。 花了那麼多人力和金錢，太空望遠鏡究竟可以讓我們看到甚麼？簡單地說，它使人類在短短一生中了解到恆星數十億年生老病死的歷史，以至茫茫宇宙的過去與未來。通過太空望遠鏡，我們目睹星雲收縮成恆星過程中的各個階段，在獵戶座大星雲中，天文學家更首次清楚地攝得繞著新誕生恆星的氣體盤，相信這些氣體和塵埃會在吸積的過程下形成行星，就像今天九大行星繞太陽旋轉，更說不定當中有些行星能孕育出像人類一樣有智慧的生命。太空望遠鏡使人類間接地了解自身的來源。哈勃望遠鏡亦攝得很多形狀奇異獨特、色彩絢麗的「行星狀星雲」，它們都是恆星死亡時拋射出來的物質，在太空中展示其最後的光輝。在 87 年一顆巨型恆星在麥哲倫星系以一次稱為超新星的大爆炸結束一生，天文學家藉哈勃望遠鏡詳細地記錄了它爆發後噴出的氣體變化，從而準確地推算出麥哲倫星系的距離，為量度其他更遙遠星糸的距離奠下了基礎。哈勃望遠鏡強大的分解能力更把遠至數千萬光年外星系中的一些「造父變星」分辨出來。這些奇異天體的變光週期和它們本身發光多少有關，天文學家把這些星體的真實光度和望遠鏡所量得的視光度比較便可得出星系的距離。在一些名為射電星系的核心，天文學家找到了巨型黑洞存在的證據。許多星系核心附近高速旋轉的氣體暗示著它們的核心隱藏著一些質量高達數千萬以至數十億個太陽的巨型黑洞。在數十億至一百億光年以外，哈勃望遠鏡觀測到一些星系及類星體產生所謂「重力透鏡」的現象。根據廣義相對論，像星系般巨大的質量會使周圍的星光因引力而偏轉，形成多重影象。在這樣巨大的尺度下，哈勃望遠鏡又攝得不少形狀古怪的原始星系，它們都是宇宙初期誕生的嬰兒。凡此種種發現都對研究宇宙的結構和歷史有著極為深遠影響。   PS: 哈勃望遠鏡http://www.stsci.edu/    

From http://www.nanotube.cn/   納米管的百科全書 碳納米管與金剛石、石墨、富勒烯（C60）一樣，是碳的一種同素異形體。 碳納米管是在1991年1月由日本筑波NEC實驗室的物理學家飯島澄男使用高分辨率分析電鏡從電弧法生產的碳纖維中發現的。它是一種管狀的碳分子，管上每個碳原子採取SP2雜化，相互之間以碳-碳σ鍵結合起來，形成由六邊形組成的蜂窩狀結構作為碳納米管的骨架。每個碳原子上未參與雜化的一對p電子相互之間形成跨越整個碳納米管的共軛π電子云。按照管子的層數不同，分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。管子的半徑方向非常細，只有納米尺度，幾萬根碳納米管並起來也只有一根頭髮絲寬，碳納米管的名稱也因此而來。而在軸向則可長達數十到數百微米。   碳納米管分子表面的凹凸現象。凹陷是由於七元環的影響，凸出則是由於五元環的影響。碳納米管不總是筆直的，局部可能出現凹凸的現象，這是由於在六邊形結構中混雜了五邊形和七邊形。出現五邊形的地方，由於張力的關係導致碳納米管向外凸出。如果五邊形恰好出現在碳納米管的頂端，就形成碳納米管的封口。出現七邊形的地方碳納米管則向內凹進. 碳納米管的性質 碳納米管的分子結構決定了它具有一些獨特的性質。由於巨大的長徑比（徑向尺寸在納米量級，軸向尺寸在微米量級），碳納米管表現為典型的一維量子材料，它的電子波函數在管的圓周方向具有周期性，在軸向則具有平移不變性，大大純化了理論工作，並做出了一些預言。理論預言，碳納米管具有超常的強度、熱導率、磁阻，且性質會隨結構的變化而變化，可由絕緣體轉變為半導體、由半導體變為金屬；具有金屬導電性的碳納米管通過的磁通量是量子化的，表現出阿哈羅諾夫-玻姆效應（A-B效應）。 力學性質 由於碳納米管中碳原子採取SP2雜化雜化，相比SP3雜化雜化，SP2雜化中S軌道成分比較大，使碳納米管具有高模量、高強度。 碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。目前在工業上常用的增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長徑比，即長度和直徑之比。目前材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1，而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料。 2000年10月，美國賓州州立大學的研究人員稱，碳納米管的強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻只有後者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱“超級纖維”。 莫斯科大學的研究人員曾將碳納米管置於1011 Pa的水壓下(相當於水下18000公里深的壓強)，由於巨大的壓力，碳納米管被壓扁。撤去壓力後，碳納米管像彈簧一樣立即恢復了形狀，表現出良好的韌性.這啟示人們可以利用碳納米管製造輕薄的彈簧，用在汽車、火車上作為減震裝置，能夠大大減輕重量。 此外，碳納米管的熔點是目前已知材料中最高的。 電學性質 碳納米管上原子排列的方向常用矢量(n,m)表示。碳納米管上碳原子的P電子形成大範圍的離域π鍵，由於共軛效應顯著，碳納米管具有一些特殊的電學性質。 常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向，其中<math>\mathbf{C_h}=n\mathbf{a_1}+m\mathbf{a_2}</math>，記為(n,m )。 a1和a2分別表示兩個基矢。 (n,m)與碳納米管的導電性能密切相關。對於一個給定(n,m)的納米管，如果有2n+m=3q（q為整數），則這個方向上表現出金屬性，是良好的導體，否則表現為半導體。對於n=m的方向，碳納米管表現出良好的導電性，電導率通常可達銅的1萬倍。 碳納米管的製備 目前常用的碳納米管製備方法主要有：電弧放電法、激光燒蝕法、化學氣相沉積法（碳氫氣體熱解法），固相熱解法、輝光放電法和氣體燃燒法等以及聚合反應合成法。 電弧放電法是生產碳納米管的主要方法。 1991年日本物理學家飯島澄男就是從電弧放電法生產的碳纖維中首次發現碳納米管的。電弧放電法的具體過程是：將石墨電極置於充滿氦氣或氬氣的反應容器中，在兩極之間激發出電弧，此時溫度可以達到4000度左右。在這種條件下，石墨會蒸發，生成的產物有富勒烯（C60）、無定型碳和單壁或多壁的碳納米管。通過控制催化劑和容器中的氫氣含量，可以調節幾種產物的相對產量。使用這一方法製備碳納米管技術上比較簡單，但是生成的碳納米管與C60等產物混雜在一起，很難得到純度較高的碳納米管，並且得到的往往都是多層碳納米管，而實際研究中人們往往需要的是單層的碳納米管。此外該方法反應消耗能量太大。近年來有些研究人員發現，如果採用熔融的氯化鋰作為陽極，可以有效地降低反應中消耗的能量，產物純化也比較容易。 近年來發展出了化學氣相沉積法，或稱為碳氫氣體熱解法，在一定程度上克服了電弧放電法的缺陷。這種方法是讓氣態烴通過附著有催化劑微粒的模板，在800~1200度的條件下，氣態烴可以分解生成碳納米管。這種方法突出的優點是殘餘反應物為氣體，可以離開反應體系，得到純度比較高的碳納米管，同時溫度亦不需要很高，相對而言節省了能量。但是製得的碳納米管管徑不整齊，形狀不規則，並且在製備過程中必須要用到催化劑。目前這種方法的主要研究方向是希望通過控制模板上催化劑的排列方式來控制生成的碳納米管的結構，已經取得了一定進展。 除此之外還有固相熱解法等方法。固相熱解法是令常規含碳亞穩固體在高溫下熱解生長碳納米管的新方法，這種方法過程比較穩定，不需要催化劑，並且是原位生長。但受到原料的限制，生產不能規模化和連續化。 另外還有離子或激光濺射法。此方法雖易於連續生產，但由於設備的原因限制了它的規模。 碳納米管的應用前景 氫氣被很多人視為未來的清潔能源。但是氫氣本身密度低，壓縮成液體儲存又十分不方便。碳納米管自身重量輕，具有中空的結構，可以作為儲存氫氣的優良容器，儲存的氫氣密度甚至比液態或固態氫氣的密度還高。適當加熱，氫氣就可以慢慢釋放出來。研究人員正在試圖用碳納米管製作輕便的可攜帶式的儲氫容器。 在碳納米管的內部可以填充金屬、氧化物等物質，這樣碳納米管可以作為模具，首先用金屬等物質灌滿碳納米管，再把碳層腐蝕掉，就可以製備出最細的納米尺度的導線，或者全新的一維材料，在未來的分子電子學器件或納米電子學器件中得到應用。有些碳納米管本身還可以作為納米尺度的導線。這樣利用碳納米管或者相關技術製備的微型導線可以置於矽芯片上，用來生產更加複雜的電路。 利用碳納米管的性質可以製作出很多性能優異的複合材料。例如用碳納米管材料增強的塑料力學性能優良、導電性好、耐腐蝕、屏蔽無線電波。使用水泥做基體的碳納米管複合材料耐衝擊性好、防靜電、耐磨損、穩定性高，不易對環境造成影響。碳納米管增強陶瓷複合材料強度高，抗衝擊性能好。碳納米管上由於存在五元環的缺陷，增強了反應活性，在高溫和其他物質存在的條件下，碳納米管容易在端面處打開，形成一個管子，極易被金屬浸潤、和金屬形成金屬基複合材料。這樣的材料強度高、模量高、耐高溫、熱膨脹係數小、抵抗熱變性能強。 碳納米管還給物理學家提供了研究毛細現像機理最細的毛細管，給化學家提供了進行納米化學反應最細的試管。碳納米管上極小的微粒可以引起碳納米管在電流中的擺動頻率發生變化，利用這一點，1999年，巴西和美國科學家發明了精度在10-17kg精度的“納米秤”，能夠稱量單個病毒的質量。隨後德國科學家研製出能稱量單個原子的“納米秤”。