校对郭皓存王茸杨伯顺 美编刘炎成 斯皮策太空望远镜似精准猎人

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校对：郭浩存、王蓉、杨伯勋

美术编辑：刘彦成

观测宇宙中的天体与猎人夜间在森林中寻找驯鹿非常相似。他们的脚步轻盈敏捷，在风声和树叶沙沙声中难以辨别。因此，天文学家一直在努力通过各种方式来了解这些美丽而神秘的“驯鹿”。

今天的主角是一位目光精准的猎人。它或许就是距离我们最遥远、最具传奇色彩的“红外眼”——斯皮策太空望远镜（SST，Space），它与哈勃太空望远镜（HST，Space）和康普顿伽马射线天文台（CRGO，γ- Ray）和钱德拉X射线天文台（X射线）也被称为NASA的“大天文台项目”。早在 20 世纪 70 年代，天文学家就渴望将红外望远镜发射到太空。 1979年，美国国家科学院出版的《20世纪80年代空间天文学和天体物理学发展战略》提出，将SIRTF（太空红外望远镜，Space）列为“奠定空间基础的两大天体物理装置”之一。实验室”。第一，这就是后来的斯皮策太空望远镜。此后，IRAS（红外天文卫星，）和ISO（红外空间观测站，太空）相继于1983年和1995年发射，都取得了很好的成果。

IRAS 任务徽章：NASA

ISO 任务

：欧空局

现在，让我们停下来思考一下，为什么我们要花费如此多的精力将望远镜送入太空？

当然是因为气氛啦！

大气中的水蒸气、氧气、二氧化碳等成分对红外线有较强的吸收作用。它们只能在少数特定波段穿透大气层并到达地面。这些波段称为红外窗口区域。这意味着地面望远镜接收到的有关天体的红外信息非常少。此外，将望远镜送入太空还可以避开地球大气层发出的强红外背景。

每个波段的大气吸收曲线。可见，大部分红外线（波长1毫米至760微米）被大气吸收。

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然而，下一个问题自然而然地出现了——为什么选择IR？ （射线红外线）

我们知道，所有温度高于绝对零的物体都始终发出红外辐射，因此对于不发射可见光的恒星，在红外波段进行研究更为方便。此外，宇宙中的星际尘埃和气体会阻挡可见光，但不会阻挡红外光，这增加了红外观测的重要性。要捕捉天体发出的红外辐射，首先需要排除其他因素的干扰。为了降低自身温度，斯皮策太空望远镜配备了360升液氦冷却剂，可以将自身冷却至1.4K。

好的，让我们继续讨论 SIRTF。 NASA于1983年公布的一项计划表明，他们打算利用航天飞机携带望远镜。然而，1985年发射的航天飞机上的红外望远镜由于受到航天飞机本身辐射的红外线的干扰而未能达到预期目标。这让科学家意识到航天飞机可能不适合携带红外望远镜。此外，1986年“挑战者号”惨案发生后，NASA决定实施“自由飞行器”计划，由航天器提供飞行动力。由于财政原因，原定于1990年进行的发射一再推迟。经过多次修改，SIRTF终于于2003年8月25日搭乘“德尔塔”二号火箭从卡纳维拉尔角发射升空，从此，SIRTF辉煌的传奇人生开始了。更名为斯皮策太空望远镜，以纪念提出天基望远镜概念的天文学家莱曼·斯皮策。

2009年5月15日，用于冷却的液氦耗尽，标志着望远镜“冷”任务的结束和“暖”任务的开始。除两台红外阵列摄像机还能正常运行外，其他设备无法继续。手术。 2016 年 10 月，斯皮策太空望远镜开始了一个名为“蛙跳”的新任务阶段。近日，美国宇航局宣布将于2020年1月30日结束斯皮策太空望远镜任务。

斯皮策太空望远镜基本参数

任务类型：红外望远镜

预计任务期限：2.5~5年以上

主要仪器：0.85m主镜

IRAC（红外阵列相机，Array）：四通道相机，四个相机分别以3.6微米、4.5微米、5.8微米、8微米波长进行观察。目前，3.6微米和4.5微米观测相机工作正常。

IRS（红外光谱仪，）：由四个子单元组成，工作波长为 5.3-14 微米（低分辨率）、10-19.5 微米（高分辨率）、14-40 微米（低分辨率）和 19-37 微米（高分辨率） ）。

MIPS（多波段成像光度计，用于 ）：由三个探测器组成的阵列，观察 24 微米、70 微米和 160 微米的波长。

主镜：Ricci 反射望远镜，直径85厘米。质量小于50公斤。

轨道：地球尾随日心轨道

望远镜结构

外壳由防尘罩、外防护罩、隔热罩和太阳能电池板组成，包裹着主镜、安装的仪表和冷却系统。内部主镜位于顶部，下方是多仪器室，内置IRAC、IRS和MIPS。底部是冷却系统。整个低温望远镜组件由其下方的太空总线提供动力。

斯皮策太空望远镜结构示意图

：NASA/木府天文翻译

斯皮策的宇宙观

发射十六年后，斯皮策太空望远镜为人类进一步认识银河系、寻找系外行星、遥远的远古星系、宇宙起源做出了巨大贡献。当然，传回的美图更让人震撼。

””

（Mid-Plane，对盘中银河系遗迹进行的特殊红外勘测）旨在获得银河系的360°红外全景照片。它汇集了斯皮策太空望远镜 IRAC 在 2008 年 6 月拍摄的约 440,000 张照片。下面是银河系的全景图。

： NASA/JPL-/团队

土星 - 指环王

2010年，斯皮策太空望远镜发现了土星的巨大行星环——菲比环()。这个行星环从距土星600万公里延伸到1200万公里。环的直径可容纳300行土星。另外，这个环非常厚，大约是土星直径的20倍。为什么我们以前没有发现这么大的环？这是因为这个超级环与普通的行星环不同。它是由松散的冰粒和灰尘组成的，松散到即使我们身处其中也意识不到。同时，由于土星上照射的阳光并不多，因此这个光环反射的可见光就更弱了。斯皮策太空望远镜通过红外波段敏锐地发现了它的存在，使土星成为名副其实的行星环之王。

土星“超级环”的艺术插图

：NASA/JPL-

宇宙绿色的海滩上有硅晶体

2011年，天文学家在斯皮策太空望远镜捕捉到的猎户座新生原恒星HOPS-68附近发现了硅晶体的痕迹。这些晶体与构成夏威夷绿色海滩沙子的镁橄榄石非常相似。一般来说，这种晶体只能在高温环境下（700℃左右）才能形成，在现在的位置（-280℃左右）不应该出现。天文学家认为，这些晶体是在原恒星周围形成的，并被气流携带到凉爽的尘埃云中。然后它们落到恒星的行星盘上，最终成为彗星的一部分。

原恒星周围硅晶体的艺术插图

：NASA/JPL-/T。派尔

系外行星猎人

斯皮策太空望远镜发射时并不打算用来搜寻系外行星，但随后对温度控制系统的调整，让科学家们在巅峰时期的相机有了新的用途。通过分析行星发出的红外辐射，斯皮策太空望远镜可以直接探测系外行星。它甚至可以观测行星的温度、表面风和大气成分。此前，通常利用微引力透镜效应和凌日法在可见光波段进行间接观测。

斯皮策太空望远镜拍摄的系外行星气态巨行星高清全球温度图

：NASA/JPL-/H。 (- CfA)

-1是地面望远镜于2016年发现的一个行星系统。当时，已知仅存在三颗类地行星。 2017年，斯皮策望远镜和其他地面望远镜对该系统进行了后续观测，发现了四颗新行星。因此，-1行星总数增加到7颗，其中三颗位于恒星周围的宜居带内。这也使得-1成为最著名的行星系统之一。

-1 恒星系与太阳系对比图

：NASA/JPL-/R。赫特·T·派尔 (IPAC)

一波宇宙美图来袭！

仙王座全家福

蟹状星云

：NASA、ESA、G.（IAFE，- of Aires）等； A.洛尔等人； T.Temim 等人； F.等人； VLA/NRAO/AUI/NSF； /CXC； / JPL-; XMM-/ESA；和/STScI

NGC 4258 银河烟花

：NASA/CXC/JPL-/STScI/NSF/NRAO/VLA

猫爪星云 NGC 6334

NGC 1291“银河环”

斯皮策太空望远镜的发现之旅还远未结束。为什么它使用地球尾随轨道？古代宇宙中的星系到底蕴藏着什么秘密？宇宙膨胀的速度有多快？让我们下一篇文章继续探讨吧~

网站链接：斯皮策现在在哪里？ （长按二维码打开）

参考：