小番茄望远镜大全
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当代空间红外天文观测技术的发展[转贴]
当代空间红外天文观测技术的发展
　　 焦维新
　　 （北京大学）
1 空间红外观测的意义
　　 □□温度低于4000K的天体的辐射主要在红外区，因此是空间红外天文观测的主要对
象。其意义体现在以下几个方面：
　　 (1) 揭示冷状态的物质
　　 宇宙中从微米大小的尘埃到巨大的行星，它们的温度范围是3～1500K。在这个温度范
围内，物体辐射的大多数能量位于红外区。因此，空间红外观测对研究低温环境，例如恒
星正在其中形成的多尘恒星云和行星的卫星及小行星冰覆盖的表面是非常重要的。
　　 (2) 探索隐藏的宇宙
　　 由于宇宙尘埃粒子遮蔽了可见宇宙的一部分，而在红外波段尘埃是透明的，所以红外
观测可探测可见光波段不能看见的区域，例如银河的中心、恒星以及行星正在其中形成的
稠密星云。
　　 (3) 获得丰富的谱特征
　　 因为所有分子以及固体的发射和吸收带都位于红外区域，所以红外可用于探测冷天体
环境状态。许多原子和离子在红外的谱特征可用于诊断恒星大气层和星际气体，这些区域
或是由于太冷，或是由于太多的尘埃掩盖而不适于用可见光观测。
　　 (4) 追溯宇宙早期的生命
　　 由于宇宙膨胀产生的宇宙红移，所以不可避免地使能量向长波长端移动，其移动量与
物体的距离成正比。又由于光速有限，因此观测到的高红移的物体是它们处于宇宙很年轻
时的状态。因为宇宙膨胀，恒星、星系和类星体开始发射的大多数可见光和紫外辐射现已
位于红外，所以宇宙中的第1个物体是怎样和什么时候形成的，可通过红外观测了解到。
　　 总之，除了少数窗口外，地球大气层吸收了上述天体几乎所有的红外辐射。因此，需
要用高灵敏度的天基观测台进行空间红外观测。
2 空间红外观测技术的发展概况
　　 日，由美国、英国及荷兰共同研制的第1颗&红外天文卫星&（IRAS）升空
。该卫星含有62个探测器，整个望远镜用液氦冷却到绝对零度以上几度。IRAS扫描了96%以
上的天空，探测到大约50万个红外源，并第1次揭示了银河系核的特征。
　　 1989年11月，美国航宇局（NASA）发射了&宇宙背景探测者&（COBE）卫星，用于研究
宇宙背景的红外和微波特征。COBE于日出色完成了使命，在几个红外波长绘
制了全天空亮度，发现宇宙背景辐射不完全是平滑的，温度有小的变化。这些变化可能导
致了星系的形成。
　　 日，日本发射了其第1颗用于红外天文观测的卫星--&空间红外望远镜&（
IRTS）。在28天的飞行中，该卫星用4个红外仪器观测了大约7 %的天空，所获得的数据增
加了人们关于宇宙学、星际物质和晚期恒星及行星际尘埃的知识。
　　 &红外空间观测台&（ISO）是欧空局（ESA）发射的1颗红外观测卫星，1995年11月～
1998年4月，它在2.5～240μm的谱段观测了红外源。ISO 比IRAS 的谱段宽，灵敏度是后者
的几千倍，使我们看到了宇宙红外景观的更多细节。它不仅使天文学家能够以不寻常的眼
光看待一些早已熟悉的天文现象，而且发现了很多原来无法知道的天体。
　　 到目前为止，已经观测到的各种红外源包括：太阳系中的行星、卫星和彗星等；正在
星际云中凝聚成恒星的&星胚&，它们还没有热到足以发光的程度；核燃料已经熄灭、温度
已经降低的晚期恒星。因此，红外辐射可以提供关于恒星的出生和死亡，尤其是早期演化
的宝贵知识。
　　 虽然红外探测卫星对太阳、行星和星际空间做了一些探测，取得了一些结果，但是由
于星际电离氢的自由吸收，要越过太阳系探索遥远的宇宙，在技术上还有不少困难。
　　 3 &空间红外望远镜&
　　 &空间红外望远镜&（SIRTF）是NASA四大天文卫星计划的最后1颗。其工作波长范围是
3～180μm，望远镜主反射镜的直径为85cm，是目前孔径最大的空间红外望远镜。SIRTF能
对&哈勃&空间望远镜、&钱德拉&X射线望远镜和&康普顿&γ射线望远镜提供重要的科学补充
。它计划于2003年8月发射，估计最少运行2.5年，并争取运行5年以上。
　　 3.1 科学目的
　　 SIRTF研究的内容包括以下4个科学课题：
　　 (1) 寻找褐矮星和超行星
　　 这些天体的质量太小，不能产生核聚变，但比在太阳系中的行星大而暖。天文学家现
在开始探测这些长期寻找的天体，SIRTF 将提供关于它们的浓度和物理特征等非常宝贵的
　　 (2) 发现和研究围绕恒星的碎片盘
　　 SIRTF 将确定尘埃盘的结构和成分以及围绕恒星的气体。通过观察各种年龄的盘，S
IRTF可以追踪无定型的尘埃和气体云以及巨大行星系统的演变。
　　 (3) 研究极亮的红外星系和活动星系核
　　 许多星系在红外波长比其他波段能发射更强的辐射，SIRTF 将追踪这些天体的起源和
　　 (4) 研究早期的宇宙
　　 宇宙红移起因于宇宙的膨胀，高红移的天体被看作是存在于很长时间以前。由恒星和
星系在开始时发射的可见光和紫外辐射现已移到红外。SIRTF将为透彻地理解第1个恒星和
星系什么时候形成的、怎样形成的提供重要信息。
　　 3.2 SIRTF上的科学仪器
　　 SIRTF所载的科学仪器有红外阵列照相机(IRAC)、红外光谱仪(IRS) 和多波段成像光
度计(MIPS)。
　　 (1) IRAC
　　 IRAC是1个4通道照相机，能同时在3.6μm、4.5μm、5.8μm和8μm提供5.12arcmin×
5.12arcmin的近红外和中红外图像。照相机中每个探测器阵有256×256个阵元。
　　 (2) IRS
　　 IRS在中红外波长提供高、低分辨率的光谱。它有4个独立的模块：1个低分辨率的短
波长模块，覆盖5.3～14μm的间隔；1个高分辨率的短波长模块，覆盖10～19.5μm；1个低
分辨率的长波长模块，覆盖14～40μm；1个高分辨率的长波长模块，覆盖19～37μm。每个
模块有自己的红外光入孔。该探测器有128×128个阵元。其短波长硅探测器用砷处理，长
波长硅探测器用锑处理，这样可以提高探测灵敏度。
　　 (3) MIPS
　　 MIPS 有3个探测器阵：有128×128个阵元的探测器阵在24μm成像，是采用锑处理的
硅探测器；有32×32个阵元的探测器阵在70μm成像；有2×20个阵元的探测器阵在160μm
成像，后2个都使用砷处理的锗探测器。MIPS 的视场从短波长的5arcmin×5arcmin到长波
长的0.5arcmin×5arcmin。
　　 3.3 SIRTF的创新点
　　 它有以下3个创新点。
　　 (1) 使用了性能更加优越的红外探测器阵
　　 其灵敏度将是地基红外天文观测望远镜的上千倍。先进的阵列式红外探测设备可使S
IRTF观测到超过目前任何天基天文台上百万倍远的观测距离。
　　 (2) 特殊的轨道
　　 SIRTF的轨道是&尾随地球的日心轨道&，即处在地球背面的拉格朗日点上，与地球保
持同样的角速度绕太阳公转。届时，SIRTF在围绕日心运行时，将在地球背面漂移，以0.1
AU/年（1AU等于太阳到地球的平均距离，大约1.5亿千米）的速度远离地球。在轨道上运行
能使得SIRTF有一个良好的热环境，因为地球不仅反射来自太阳的可见光，而且本身也发射
红外辐射。任何在地心轨道运行的卫星都沉浸在温度超过250K的环境内，而漂移的日心轨
道可使SIRTF进入深空，那里的环境温度大约是30～40K。利用大自然作为冷却源，SIRTF可
以携带很少的液氦，大大减轻自身质量。
　　 这样选择轨道还使得SIRTF的操作大大简化，不用再考虑太阳、地球和月球之间的作
用。但也有两个因素限制了SIRTF的视角：一是因为太热，望远镜不能以接近80°的角度观
测太阳；二是望远镜也不能背离太阳方向120°，因为需要加热太阳帆板。SIRTF的观察区
域面积1年会有两次极小值，持续时间大约40天。通常时间处于观测状态，其中120天左右
在黄纬30°附近，200天左右在黄纬60°附近。在黄极附近SIRTF能保持观测状态，在任何
一个给定观测时刻，大约1/3的天空落到观测范围之内。
　　 (3) 创新的制冷方式
　　 以前的空间红外望远镜都由巨大的制冷器掩盖，以使望远镜保持在接近绝对零度的温
度，这种称为&冷发射&制冷方式，而SIRTF采用了创新的&暖发射&制冷方式。SIRTF在环境
温度下发射，在深空由辐射制冷（被动制冷），只有探测仪器等密封在含有制冷机的真空
壳内。&暖发射&制冷方式可大大减小制冷剂的质量，延长望远镜的使用寿命。根据设计，
SIRTF将携带360L的液氦，可以支持卫星运行5年左右。SIRTF的质量只有950kg，而在1990
年的最初设计中质量是5700kg。SIRTF进入预定轨道后，需用1个星期的时间使卫星外壳冷
却至50K。然后，其望远镜和外壳的热耦合被切断。沸腾的低温气体用几个星期的时间将望
远镜冷却至5.5K，将仪器冷却至1.4K，这样便可以使其能够正常运行了。
此外，SIRTF在数据存储和遥测等方面都有创新，使得它在5年的工作期间，能进行10万次
　　 SIRTF的平台包括以下子系统：控制与数据传输系统、低温望远镜多路复用驱动器、
无线电发射系统、反应控制装置、姿态控制系统、能量供给与散热系统、飞行控制软件系
统、热控系统以及动力学系统。SIRTF的平台携带的太阳能帆板能够给飞船仪器提供电能，
并且可以屏蔽掉太阳光，避免直接照射到低温望远镜上而损坏仪器。SIRTF的平台提供电能
给科学仪器，并且重新定位和固定望远镜的镜头朝向，搜集数据并压缩来自科学仪器传来
的数据，稍后便发往地面。其指令系统储存指令并指示科学仪器采集什么样的数据，并与
地面联系。SIRTF包括3个聚焦平板装置，IRAC是其中之一。IRAC将参与SIRTF的4项主要科
研任务：① 研究早期宇宙形态；② 搜寻并研究褐矮星和超大行星；③ 研究远离可见光区
域的星系及星系核；④ 发现并研究原始行星和行星碎片圆盘。此外，IRAC还被用来拍摄许
多天体照片供天文研究之用。
　　 SIRTF上装有固态的数据存储器和高增益固定天线，因此，SIRTF一天要调整1～2次天
线的指向，使之重新朝向地球并恢复信号链接。■
射电和红外到底有什么不同呢？
太空中已经发射了射电天文镜了吗？
红外天文学是在红外波段观测与研究天体和其它宇宙物质的天文学分支，而射电天文学是在无线电波段进行观测和研究的（所以以前把射电天文学都翻译为无线电天文学），太空中已经有了一些射电天文台了。
LAMOST!!~!!
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地址：江苏省吴江市汾湖经济开发区汾湖大道558号[转载]【哈勃可见光空间望远镜及斯皮策红外空间望远镜】拍摄宇宙中的光之城市影像
一、哈勃太空望远镜拍摄到的，天堂光之城市照片，十六年后才被曝光
梅森博士说：“我们发现的是上帝居住的地方。”(NASA)
哈勃太空望远镜，传回美国马里兰州格林贝尔特?德戈达德太空飞行中心（Goddard Space
Flight Center in Greenbelt）图片有几百张。
事情发生在日。这些照片清楚的显示出，在茫茫的夜空当中，有一大片璀璨无比的城市，让人感觉，这简直就是现实生活中的神话故事！
女研究员梅森博士（Marcia
Masson），引述美国航天局内部专家的话，表示那片城市绝对是天国，“因为就我们所知，人体生命是不可能存在於一个冰冷的、没有空气的太空中。”
“就是它，它就是我们一直在等待的证据！”相信有神存在的梅森博士兴奋的说。
http://sci.hubble-st.berkeley.usa.edu/hubble/today/16442.set/image32.tif
美国航天局的专家证实，此图片引起美国前总统克林顿，和副总统戈尔的兴趣，他们要求每日提出简报。梅森博士说，哈勃太空望远镜的目的，是为拍摄远在宇宙边缘的图像，但 16
年前镜头一度发生故障，直到有宇航员奉令去将它修復。修復完成后，该望远镜传回的第一张图片，是千变万化的色彩和亮光。当调整聚焦后，传回的图片出现了像天国似的城市，美国航天局分析家惊呆了，他们都不敢相信自己的眼睛，原来那些千变万化的色彩，和亮光来自於可能是神的世界。
“经过检查和再检查，他们的结论是『图像是真的』。他们还推论，那个城市，不可能是由我们已知的生命在居住。”梅森博士说：“我们发现的是上帝居住的地方。”
1993 年，美国航天局曾按教皇约翰-保罗二世（2005
年去世）的要求，将照片传给他。由於美国航天局，拒绝对 12 月 26
日的照片报导作出评论，所以梵蒂冈方面低调处理，保持沉默。但航天局专家们承认，美国航天局，已发现到一些有可能改变未来全人类思维，和信仰的东西了。
获得航天局那一张照片副本的梅森博士认为，拍摄到神的世界，决不是偶然的，她说：“歪打正著，超级好运之下，美国航天局哈勃望远镜瞄准了特定的地点、在特定的时间里，拍摄到了这些照片。我没有特定的宗教信仰，但是，我并不怀疑，是有某人或某事在影响著，让哈勃望远镜，对准了某一个特定的太空置。”
随后，她更明确阐述自己的观点：“某人或某事是指上帝自己吗？宇宙那么广阔，所有地方，都是美国航天局可以拍摄探索的对象，为何会偏偏选中那里呢？肯定是有生命操控这件事情。”
二、斯皮策红外空间望远镜拍摄到，星系中心的光之城市城市影像
这张图片是美国宇航局的斯皮策红外空间望远镜，拍摄到的宇宙中某个星系中心的城市影像。斯皮策空间望远镜（Spitzer Space
Telescope，缩写为SST）是NASA，2003年发射的一颗红外天文卫星，是大型轨道天文台计划的最后一台空间望远镜。运行在一条位于地球公转轨道后方、环绕太阳的轨道上，并以每年0.1天文单位的速度逐渐远离地球。和哈勃空间望远镜一样，斯皮策红外空间望远镜的数据传输也是加密的，望远镜上安装有特殊的装备防止它的信号被他人拦截和窃取的装置。实际上所有空间望远镜和探测器的观测影像数据，都是统一发送到NASA数据中心的，超级计算机昴宿星团号里存储和处理。
& 获得的这些资料全部向公众掩瞒，只有极少数科学家和美国影子政府高层官员才获准允许调阅。至于其官方网站上，公众可以下载的所谓“原始数据”，都是处理和滤去了关键重要信息后，在再计算机还原的照片影像。而这张原始数据影像，可能是一位网路骇客，从美国政府的秘密数据库中获取的。
&以上资讯及图片由星空王子verry搜集整理
百度贴吧网友&: 回复 星空王子verry
，图片是可以制作的，先不说从物理层面的星系有多大，星系主要特征，光的散射等去考虑，从灵性资料上来考虑就已经足够证明是假的了
星空王子verry: 回复 ssrrar
，NASA的图片影像从来都是做出来的。第一步，空间望远镜观测聚光，通过CCD时光信号影像变为电信号数据，然后加密向地面数据接收站传输数据；第二步，地面数据接收站的射电望远镜，接收来自宇宙中空间望远镜的加密数据，通过数据接收机存储，然后通过光纤传输至NASA的数据存储中心的硬盘里，以上就是原始数据；第三步，NASA的数据存储中心，通过超级计算机进行数据分析和演算，然后分拣和过滤；未被过滤的数据分拣至秘密数据库进行数码图片和影像成像及存储；过滤的数据分拣至公共数据库进行数码图片和影像成像及存储；第四步，审核后的数码图片和影像发布至官方网站数据下载页面
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。