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斯皮策太空望遠鏡（紅外望遠鏡）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-16

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斯皮策太空望遠鏡

紅外望遠鏡

斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope，縮寫為SST）由美國國家航空航天局于2003年8月發(fā)射，是人類送入太空最大的紅外望遠鏡，也是大型軌道天文臺計劃的最后一臺空間望遠鏡。該望遠鏡隸屬于美國宇航局和加州理工學(xué)院。斯皮策太空望遠鏡是美國宇航局發(fā)射的四大太空望遠鏡之一。

“斯皮策“太空望遠鏡的命名是為了紀(jì)念天體物理學(xué)家——萊曼·斯皮策。他在20世紀(jì)60年代首先提出把望遠鏡放入太空以消除地球大氣層遮蔽效應(yīng)的建議，這直接造就了“哈勃”太空望遠鏡的誕生。

基本信息

中文名	斯皮策太空望遠鏡
類型	里奇-克萊琴望遠鏡
航天產(chǎn)品類別	其他
質(zhì)量	950 千克
發(fā)射時間	2003年8月

展開

工作原理

運行軌道

斯皮策太空望遠鏡

“斯皮策太空望遠鏡”是第一臺與地球同步運行的太空望遠鏡，它計劃在太空中服務(wù)5年，但NASA希望它的工作壽命能夠延長。

它的軌道也非常獨特，是躲在地球的后面，與地球保持同樣的角速度繞太陽旋轉(zhuǎn)。這個軌道可使望遠鏡免受太陽的直接照射，等于給望遠鏡提供了一個天然的冷卻源，這樣就可以少帶一些液氦，不僅減輕了望遠鏡自身的重量，同時也節(jié)省了資金。

紅外波觀測

雖然斯皮策與哈勃都是太空望遠鏡，但是哈勃以光學(xué)觀測為主，而斯皮策則以觀測天體紅外波段為主。所謂紅外，說的是望遠鏡能夠探測到目標(biāo)發(fā)出的紅外輻射。斯皮策的紅外探測靈敏度極高，波長在3微米至180微米之間的紅外輻射都能盡收“眼”底。而這個波段因其范圍內(nèi)的輻射抵達地面時會被地球大氣層阻擋，一向是地面望遠鏡的“盲區(qū)”。因此斯皮策能探測到宇宙中那些難以感知到的天體，比如一些暗淡的小型恒星。與光學(xué)天文觀測設(shè)備相比，斯皮策的紅外之“眼”能夠穿透塵埃、氣體，看到其背后隱藏的無限奧秘。

組成部分

斯皮策空間望遠鏡總長約4.45米，重量為950千克，主鏡口徑為85厘米，用鈹制作。除此之外還有3臺觀測儀器，分別為：

1、紅外陣列相機（IRAC），大小為256×256像素，工作在3.6、4.5、5.8和8微米4個波段。

2、紅外攝譜儀（IRS），由4個模塊組成，分別工作在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）。

3、多波段成像光度計（MIPS），工作在遠紅外波段，由3個探測器陣列組成，大小分別為128×128像素（24微米）、32×32像素（70微米）和2×20像素（160微米）。

4、為避免望遠鏡本身發(fā)出的紅外線干擾，主鏡溫度冷卻到了5.5K。望遠鏡本身還裝有一個保護罩，為的是避免太陽和地球發(fā)出的紅外線干擾。

5、銀盤上充滿了大量的塵埃和氣體，阻擋了可見光，因此在地球上無法直接用光學(xué)望遠鏡觀測到銀河系中心附近的區(qū)域。紅外線的波長比可見光長，能夠穿透密集的塵埃，因此紅外觀測能夠幫助人們了解銀河系的核心、恒星形成，以及太陽系外行星系統(tǒng)。

由于采用了大型紅外探測器陣列技術(shù)，這個價值約12億美元的太空紅外望遠鏡可以將觀測范圍擴展上百萬倍，甚至能夠穿越氣團和塵埃去分析恒星的誕生和死亡，幫助科學(xué)家揭開未知天體的神秘面紗，推算了解宇宙早期的模樣。

科學(xué)目標(biāo)

第一，尋找太陽系之外的行星。這是天文學(xué)家多年以來持之以恒的一個努力方向。在可見光波段很難發(fā)現(xiàn)它們，因為行星的光芒會被恒星的光芒淹沒。而在紅外波段，恒星與行星的光譜特征具有明顯的區(qū)別，所以在紅外波段就可能比較容易發(fā)現(xiàn)太陽系以外其他恒星周圍的行星。

第二，探索行星是怎樣形成的。按照流行的理論，行星是在恒星周圍的塵埃盤中形成的。通過觀察不同演化階段的塵埃盤，得出有關(guān)行星形成的過程。這項工作在可見光波段也很難完成，因為塵埃的遮擋使我們看不清那里發(fā)生了什么事情。紅外觀測則能夠穿透塵埃的阻擋，揭示出那里面的奧秘。

第三，研究陌生的河外星系。在“斯皮策”升空之前，歐洲的“紅外天文衛(wèi)星”發(fā)現(xiàn)一些在紅外波段輻射很強而可見光輻射卻很弱的河外星系，這些星系大多數(shù)都是正在合并或者正在發(fā)生相互作用的星系。還有一些星系具有一個能夠釋放巨大能量的星系核，叫做活動星系。人類對于具有強烈紅外輻射的星系和活動星系都還了解得比較少，“斯皮策”的第三項科學(xué)目標(biāo)就是大力開展對這些陌生星系的觀測和研究，以便更深入地了解它們。

第四，觀測遙遠星系，揭示早期宇宙圖景。哈勃空間望遠鏡曾經(jīng)拍攝到130億光年之遙的宇宙深空，那里密密麻麻分布著很多星系。遠在130億光年之遙的光需要130億年的時間才能到達我們這里，所以我們看到的應(yīng)該是130億年以前宇宙的圖景。“哈勃”的觀測集中在可見光和紫外波段，“斯皮策”的觀測集中在紅外波段，兩者的結(jié)合將得到更加完美的觀測成果。

觀測成果

UCF-1.01行星的假想圖

2009年8月，美國宇航局太空網(wǎng)稱天文學(xué)家利用斯皮策望遠鏡發(fā)現(xiàn)兩顆圍繞一顆年輕恒星運行的行星，他們曾在數(shù)千年前發(fā)生過相撞。

2010年3月，由樊曉輝（XiaohuiFan)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用斯皮策太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)的兩個最小的類星體，分別是J0005-0006類星體和J0303-0019類星體，距離地球130億光年。美國宇航局的錢德拉X射線天文臺也觀測到了其中一個類星體發(fā)射出的X射線。當(dāng)圍繞在類星體周圍的氣體被吞噬時，類星體會發(fā)射出X射線、紫外線和可見光。

研究人員觀測到類星體中塵埃的數(shù)量和黑洞質(zhì)量一起都在增加。研究人員發(fā)現(xiàn)J0005-0006類星體和J0303-0019類星體中心黑洞的質(zhì)量最小，表明這兩個類星體還非常年輕，在這一時期，它們周圍還沒有塵埃產(chǎn)生。

北京時間2012年10月8日，據(jù)英國《每日郵報》報道，天文學(xué)家們最近給出了有關(guān)宇宙膨脹速度迄今最為精確的測量值。一個科學(xué)家小組使用美國宇航局斯皮策空間望遠鏡進行的最新測量顯示，宇宙的膨脹速度約為46英里(74公里)每秒·每百萬秒差距(更精確的數(shù)值為：74.3±2.1(km/s)/Mpc)。

2022年12月18日，據(jù)新華社消息，蒙特利爾大學(xué)研究人員利用哈勃空間望遠鏡和斯皮策空間望遠鏡觀測開普勒-138行星系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，太陽系外一個行星系統(tǒng)中的兩顆行星可能主要由水構(gòu)成。

拍攝圖片

2012年5月，為了慶祝斯皮策太空望遠鏡超齡服役1000天，美國宇航局對其拍攝的紅外太空照片以及利用其觀測數(shù)據(jù)繪制的圖像進行了評比，評選出十佳紅外太空圖，包括展現(xiàn)銀河系、天鵝座、螺旋星云、草帽星系以及宇宙龍卷風(fēng)在內(nèi)的精彩圖片紛紛榜上有名。

新聞

螺旋星云

好像一個巨大的眼鏡，由美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡拍攝。2003年8月25日，斯皮策望遠鏡發(fā)射升空，負(fù)責(zé)觀測厚厚的塵云、朦朧的銀河系核心以及宇宙內(nèi)的其他隱秘區(qū)域。這架望遠鏡造價22億美元，裝有3臺儀器，能夠觀測到人眼看不到的紅外線。宇航局最初認(rèn)為斯皮策望遠鏡的壽命為5年。根據(jù)科學(xué)家2008的預(yù)計，這架望遠鏡用于將其降至接近絕對零度的低溫致冷劑即將耗盡。然而，在2009年5月15日耗盡低溫致冷劑之后，斯皮策望遠鏡的紅外陣列照相機仍能正常工作。這幅展現(xiàn)距地球大約650光年的螺旋星云的照片便由它拍攝。斯皮策項目組成員、哈佛大學(xué)的約瑟夫·霍拉表示：“這個星云內(nèi)的紅外線本質(zhì)上是來自溫暖塵埃和氣體的熱量。”

2012年，7月18日，美國航天局宣布，天文學(xué)家利用該局的“斯皮策”太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)一顆大小只有地球三分之二的太陽系外行星。這顆行星名為UCF1.01，距地球約33光年，表面溫度非常高，可能是與太陽系距離最近的小于地球的系外行星。

2014年4月24日，據(jù)國外媒體報道，美國宇航局的斯皮策太空望遠鏡首次拍到銀河系“郊外”的年輕恒星影像。拍攝這些照片是“銀河遺產(chǎn)紅外中平面觀測”計劃(以下簡稱Glimpse 360)的一部分。Glimpse 360計劃旨在對銀河系地形進行測繪。

退役

斯皮策太空望遠鏡于2003年發(fā)射升空，任務(wù)是研究紅外線中的宇宙。在經(jīng)歷了16年令人驚嘆的圖像和科學(xué)發(fā)現(xiàn)之后，美國宇航局（NASA）斯皮策太空望遠鏡任務(wù)將于2020年1月30日退役。

參考資料

[1]

美“斯皮策”太空望遠鏡正式“退役”[引用日期2020-02-13]

[2]

斯皮策太空望遠鏡[引用日期2020-01-31]

[3]

太陽系外發(fā)現(xiàn)兩個潛在“水世界” · 今日頭條-新華社[引用日期2022-12-18]

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