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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念天體物理學家——萊曼·斯皮策。他在20世紀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。

科學目標

第一，尋找太陽系之外的行星。這是天文學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”的第三項科學目標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，負責觀測厚厚的塵云、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。宇航局最初認為斯皮策望遠鏡的壽命為5年。根據(jù)科學家2008的預計，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發(fā)現(xiàn)之后，美國宇航局（NASA）斯皮策太空望遠鏡任務將于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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