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空間望遠鏡
space telescope |
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| 在地球大氣外進行天文觀測的大望遠鏡。 |
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| 由於避開了大氣的影響和不會因重力而産生畸變，因而可以大大提高觀測能力及分辨本領，甚至還可使一些光學望遠鏡兼作近紅外 、近紫外觀測。但在製造上也有許多新的嚴格要求，如對鏡面加工精度要在0.01微米之內，各部件和機械結構要能承受發射時的振動、超重，但本身又要求盡量輕巧，以降低發射成本。 |
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| 第一架空間望遠鏡又稱哈勃望遠鏡 ，於1990年4月24日由美國發現號航天飛機送上離地面600千米的軌道 。其整體呈圓柱型，長13米，直徑4米 ，前端是望遠鏡部分 ，後半是輔助器械，總重約11噸。該望遠鏡的有效口徑為2.4米 ，焦距57.6米 ，觀測波長從紫外的120納米到紅外的1200納米 ，造價15億美元 。原設計的分辨率為0.005 ，為地面大望遠鏡的100倍 。但由於製造中的一個小疏忽 ，直至上天後纔發現該儀器有較大的球差，以致嚴重影響了觀測的質量。1993年12月2～13日，美國奮進號航天飛機載着7名宇航員成功地為“哈勃”更換了11個部件，完成了修復工作，開創了人類在太空修復大型航天器的歷史。修復成功的哈勃望遠鏡在10年內將不斷提供有關宇宙深處的信息 。1991 年4月美國又發射了第二架空間望遠鏡，這是一個觀測γ射綫的裝置，總重17噸，功耗1.52瓦，信號傳輸率為17000比特／秒 ，上面載有4組探測器，角分辨率為5′～10′。其壽命2年左右。 |
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| 人類為了擺脫厚厚的大氣層對天文觀測的影響，一方面設法選擇海拔高、觀測條件好的地方建立天文臺，另一方面設法把天文望遠鏡搬上天空。著名的“柯伊伯機載天文臺”，就是在c141飛機上安裝望遠鏡，飛行高度在萬米以上，曾用於觀測天王星掩星。自從1957年第一顆人造衛星上天以後，各國先後發射了數以百計的人造衛星及宇宙飛行器用於天文觀測。像美國的“天空實驗室”就拍攝了17.5萬多幅太陽圖像，還觀測了科鬍特剋彗星。著名的哈勃空間望遠鏡，是目前最先進的空間望遠鏡。人們把它的誕生看成伽利略望遠鏡一樣，是天文學走嚮空間時代的一個里程碑。 |
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21世紀之初，美國航空航天局(nasa)計劃實施一係列重大空間觀測項目。預期在前後十餘年時間之內，把4臺大型天文觀測設備送入外層空間。此項宏偉規劃，是繼20世紀90年代哈勃太空望遠鏡取得輝煌成功之後，nasa跨世紀太空探測藍圖中承前啓後的又一次大手筆。
這些耗資鉅億的大型空間天文臺，使用最先進的技術手段"武裝到牙齒"，以實現前所未有的高靈敏度、高分辨率、大視場及同時觀測多個天體的能力。從整體而言，它們探測宇宙的效能將全面超越其先驅者哈勃太空望遠鏡(hst)。它們的投入運行，必然極大地拓展人類認識宇宙的視野。
首先將於2001年發射升空的是"空間紅外望遠鏡(sirtf)"，其主鏡口徑84釐米，配備極高靈敏度的紅外探測元件。為徹底避開地球紅外輻射的幹擾，它將巡遊於近千萬公裏之遙的深空軌道。當望遠鏡在外層空間，處於極低溫的條件下進行觀測時，紅外波段的宇宙"面容"可謂纖毫畢現，比之於地面觀測何止清晰百萬倍！
計劃中的第二臺儀器是"空間干涉望遠鏡(sim)"。預計在2005年3月送入繞地軌道。它實際上是一個在空間釋放的由7架30釐米口徑鏡面排列而成長達9米的望遠鏡陣。運用光學干涉技術，其最終的空間分辨率可比hst勝強近千倍。建造這臺望遠鏡的技術要求極高，它的應用將使天文學家分辨遙遠恆星的能力邁上新的臺階。
下一個登場的是"新世代望遠鏡(ngst)"，定於2007年上天。ngst也是專為紅外觀測而設計的，與sirtf不同的是，它的口徑可達7.5米。其集光能力接近hst的9倍，但造價卻衹及hst的四分之一。
對地外生命的不懈探索乃是nasa空間計劃的點睛之筆。"地外行星發現者(tpf)"集空間望遠鏡技術之精粹，欲為人類尋覓太空知音建立不世之功。tpf計劃在2010年到2012年之間發射上天。它的設計思路與sif相仿，但在規模和性能上已不可同日而語。sif的可收捲鏡陣延伸9米上下，而tpf的鏡面陣列則可達百米尺度。利用其空前的高分辨率，人們足以探明，在太陽係鄰近數十光年之內，是否存在與地球條件相似的行星。
tpf的具體項目規劃尚在襁褓之中，然而無庸置疑，對解開人類在宇宙中的地位這一亙古之謎，tpf定將作出其歷史性的貢獻。 |
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kongjian wangyuanjing
空間望遠鏡
space telescope
為在大氣層外進行天文觀測而設計製造的光學望遠鏡。它與地面望遠鏡相比有下列優點:①可接收波段範圍更寬的輻射。一般反射係統在短波方面可以延伸到1000埃的遠紫外區。對於更短的波長要采用掠射成像係統，目前對 X射綫已能成像。②在宇宙空間不受大氣的幹擾，光學望遠鏡的分辨本領可達到它的衍射極限。③天空背景不受大氣輝光和照明燈光的影響，有利於對暗星的探測。尤其是因為點像不受大氣幹擾而變得很銳，對暗星的探測和分光工作都大為有利。④不存在重力引起的結構變形。
空間望遠鏡光學係統的設計和製造比地面望遠鏡要嚴格得多。其鏡面的精度要求達到0.01微米左右。大口徑的鏡面在有重力存在的地面上，加工到這樣高的精度是睏難的。為保持各光學元件與接收儀器之間的精確幾何位置，並且要能經受住進入空間時出現的超重和振動，望遠鏡的機械裝置必須有足夠的剛度和強度。另一方面，從運載上考慮，空間望遠鏡的重量必須盡可能輕，所以，應選擇強度高、膨脹係數小的材料（如鈹、鈦、碳纖維塑料）製造望遠鏡的機架，而鏡面必須采用熔石英或微晶玻璃薄壁蜂窩結構。為了降低儀器本身的熱輻射，機架各部分應鍍上高反射材料，如金、銀等，並盡可能降溫。為保證空間望遠鏡正確地指嚮目標，並進行跟蹤觀測，必須有精度很高的姿態控製和導星係統。另外，對於各種接收儀器操縱、轉換和觀測結果的記錄輸送，還要配備有遙控、遙測係統。
（楊世傑）
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