为了纪念中国航天事业的成就,弘扬中国航天事业的精神,从2016年开始,每年的4月24日定为“中国航天日”。

空间科学和技术可以让人类接触到外太空,而太空望远镜可以让我们看得更远,洞察宇宙深处的各种天体(物理)行为,研究宇宙诞生的奥秘。

太空望远镜,也叫太空望远镜。今天,让我们来看看8月18日的八架著名的太空望远镜。

哈勃太空望远镜

哈勃望远镜是一个大型的李氏望远镜。其技术特点是采用双曲反射镜,从而获得优异的光学性能。双曲线镜面需要非常高的加工技术,这代表了当时世界上镜面抛光的最高水平。也是因为镜子制造推迟了项目的进展,哈勃望远镜的成本在20世纪80年代中期飙升至11亿美元。

哈勃太空望远镜发射后,美国宇航局发现镜面不符合设计要求。镜面边缘在加工过程中略微偏移2微米,导致不可避免的球面像差,这直接导致边缘反射光无法聚焦。幸运的是,美国宇航局利用航天飞机修复了哈勃。在接下来的20年里,哈勃为我们提供了大量宇宙的高清图像,并成为人类观察宇宙的重要窗口。

开普勒望远镜

哈勃望远镜是可见光轨道观测平台的主力,但它也有一个弟弟,也是这个领域的领导者,那就是开普勒望远镜。与哈勃望远镜相比,开普勒是一颗在2009年进入轨道的新星。它的任务是寻找系外行星,是人类寻找系外行星的主要力量。为了找到太阳系以外的行星系统,美国宇航局为开普勒设计了一个新的中转观测系统,它可以连续扫描太阳系周围数千光年内10万颗恒星的光度。一旦恒星的光度稍有变化,地面控制中心就可以分析行星穿过恒星盘的基本情况。

开普勒发射后不久,中天观测法曾经发现了大量的外行星候选者。目前,发现的系外行星数量已达数千颗,几乎全部来自开普勒的观测。美国国家航空航天局的科学家曾经期待着发现类地行星的那一天。然而,这并没有持续太久。开普勒反应轮在2013年的失败直接导致了望远镜的迷失方向和“无法找到北方”。美国宇航局通过光压力修复技术恢复了望远镜的观察能力,但它已经失去了过去的“锐利的眼睛”。2014年,开普勒望远镜被分配了K2任务,其观测方向转向观测遥远的恒星系统。

赫歇尔太空望远镜

在红外观测领域,欧洲航天局的赫歇尔太空望远镜是一颗耀眼的恒星。它于2009年发射,位于离地球150万公里的拉格朗日点利萨如周围的轨道上。赫歇尔望远镜主要通过星载远红外仪器观察遥远的天体。它在远红外波段工作。它的镜面直径达到3.5米,也是轨道上最大的反射望远镜之一。由于宇宙中遥远的物体通常不会被可见光望远镜捕捉到,欧洲航天局建造了这种具有超强观测能力的红外望远镜。

在四年的观测生涯中,大量隐藏在遥远尘埃云后面的“看不见的天体”被捕获,如新生恒星和早期星系形成。由于红外观测需要超低温环境,望远镜上的红外探头可以捕捉到远处天体的红外光。欧空局已经为它配备了超电流氮冷却剂,它可以提供接近绝对零度的超低温效应。这也意味着一旦冷却剂被完全消耗掉,望远镜的观测生涯将会结束。两年前,价值10亿欧元的赫歇尔太空望远镜在执行了4年任务后被废弃。

斯皮策太空望远镜

斯皮策太空望远镜是美国宇航局大型轨道天文台的重要成员。它看起来像一个巨大的圆柱体,带有世界上最先进的天基红外阵列相机和红外光谱仪。作为传统红外望远镜的一员,斯皮策望远镜还需要一个超级酷的大脑。主镜面的温度被控制在零下267摄氏度,接近绝对零度。外壳还有一个防护罩,可以屏蔽太阳和地球反射光造成的温度干扰,这样望远镜就可以捕捉到遥远宇宙的红外光。

斯皮策的观测目标是宇宙诞生后出现的第一代天体,如早期的星系和恒星,它们可以被认为是来自宇宙的古代光,记录着120多亿年前宇宙的信息。斯皮策望远镜也有助于观察系外行星。一旦系外行星穿过恒星盘,望远镜就能捕捉到红外辐射的变化,并最终确定行星的轨道。尽管斯皮策望远镜自2003年发射以来在红外观测领域一直表现突出,但它仍然无法逃脱红外望远镜的命运,并在冷却剂耗尽后结束其观测任务。

詹姆斯·韦伯太空望远镜

科学家热衷于使用红外望远镜的根本原因是,他们可以观察到被宇宙尘埃和其他物质遮挡的物体,以及来自一些遥远物体的微弱红外辐射,这意味着我们可以通过红外图像看到完全不同的场景。美国国家航空航天局正在建造的新一代太空望远镜被命名为詹姆斯·韦伯,它也是一个红外望远镜,带有一个先进的红外照相机和一个导航星传感器。詹姆斯·韦伯望远镜也是哈勃望远镜的继承者,耗资88亿美元。预计将于2018年推出。

詹姆斯·韦伯望远镜采用了革命性的镜面设计。主镜由18面六边形小镜子组成,跨度为1.3米。进入轨道后,镜子可以展开形成一个直径6.5米的主镜。每个小镜子的抛光过程也非常优雅。表面由重量为0.12盎司的轻铍材料和黄金制成,可以称之为金镜。镜子后面还有一个微调电机。整体设计相当精细,允许变形范围不超过38纳米。这种精密望远镜进入轨道后能否保持良好状态也受到外界的质疑。更重要的是,詹姆斯·韦伯望远镜将被固定在距离地球150万公里的L2点。万一失败,我们不能派宇航员去修理它,这也意味着发射和部署望远镜需要100%的成功。

x射线望远镜

美国航天局于1999年发射了一颗X射线天文学卫星,即钱德拉X射线天文台,价值15亿美元。钱德拉太空望远镜是为了观察宇宙中发射X射线的天体而建造的,例如伽马射线爆发的X射线发射信号和银河系中心超大质量黑洞的X射线辐射。它现在已经进入了第16个年头。美国宇航局正计划建造一个新的x光望远镜来取代钱德拉望远镜,并将在X波段工作。目前,美国宇航局已经列出了三个选项。如果一切顺利,它将在2020年底推出。

费米太空望远镜

最著名的伽马射线望远镜是费米太空望远镜,它被称为大天空伽马射线太空望远镜,专门用来观察宇宙中的伽马射线爆发。我们知道伽马射线具有极强的能量,属于高能天体物理学的范畴。在它们的背后还有强大能量的天体。费米太空望远镜的任务是搜寻宇宙中突然爆发的伽马射线,并监测高能天体事件。

普朗克望远镜

普朗克望远镜是欧洲航天局为数不多的几个空间望远镜项目之一。它利用前所未有的宇宙微波背景辐射高分辨率观测,绘制出迄今为止最精确的微波背景辐射图。目前,科学界认为宇宙微波背景辐射是大爆炸后的残余温度。研究它可以揭开大爆炸的神秘。目前,普朗克太空望远镜已经退役,并于2013年因冷却剂耗尽而完全关闭。退役前,他进行了五次宇宙微波背景调查,积累了大量有价值的数据。