太空望远镜

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概述

　　因为地球的大气层对许多波段的天文观测影响甚大，天文学家便设想若能将望远镜移到太空中，便可以不受大气层的干扰得到更精确的天文资料。目前已有不少太空望远镜在太空中运行，例如：观测可见光波段的哈勃太空望远镜(hubble)，观测红外波段的史匹哲太空望远镜(spitzer)，观测x光波段的钱德拉太空望远镜(chandra)，观察γ射线波段的康普顿太空望远镜(compton)(已于2000年退役)等。

康普顿伽马射线太空望远镜

　　重15.4吨、长9.45米，造价6.7亿美元，是迄今进入太空最重的卫星之一。1991年4月5日，它随“阿特兰蒂斯号”航天飞机升空。在9年的太空旅行中，康普顿为人类探索宇宙写下了一本厚厚的功劳簿。2000年5月30日，这只人类在外层空间最犀利的“眼睛”开始回家的路程，并于6月4日在人工控制下坠入太平洋。
　　康普顿望远镜虽然“年事已高”，但观测设备一直运转正常。2000年3月，美国天文学家利用康普顿太空望远镜探测到太空中存在一种奇特而强大的伽马射线源，这一发现被列入2000年世界科技大事记。然而去年12月康普顿三个导航陀螺仪失灵，使它不得不回家，因为如果再有一个陀螺仪出故障，地面控制人员将无法控制它。据分析，如果不做任何处理，康普顿最终会自行坠毁地面。由于它的运行轨道穿过了一些人口稠密地区，如墨西哥城、迈阿密和曼谷，其自行坠毁时造成人员伤亡的可能性高达千分之一。而利用康普顿现有的导航和控制设备进行人工控制坠落，出现伤亡的机会只有2900万分之一。
　　按照计划，整个下降过程分4个阶段。当地时间30日，美国宇航局设在马里兰州格林贝尔特的戈达德航天飞行中心将向康普顿发送信号，点燃康普顿内部的发动机，第二次发动机点火估计在31日进行，6月4日将进行最后两次发动机点火。这一系列操作将使康普顿脱离距地面510公里的运行轨道。根据测算，康普顿将在距地面84公里的高度开始分裂。如果进展顺利，康普顿望远镜的大部分物质将在大气中烧毁，遗骸将坠落到夏威夷东南4000公里处的太平洋里。数百个碎片将散落在1550公里长和26公里宽的区域里，有30—40个主要碎片的重量会在18公斤以上。
　　康普顿是人类当之无愧的“宇宙侦察英雄”。它曾探测到太阳耀斑余辉、高能量宇宙伽马射线爆丛、银河系中央高达2940光年的反物质“喷泉”、及可能由小型黑洞组成的一群奇特而强大的伽马射线源等。天文学家先前曾认为伽马射线的爆发只能在银河系中才能探测到，而康普顿升空数月后，科学家才发现伽马射线源可能位于宇宙的四面八方。

哈勃空间望远镜

　　（hubble space telescope，缩写为hst），是以天文学家哈勃为名，在轨道上环绕著地球的望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。他已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。
　　从他于1946年的原始构想开始，直到发射为止，建造太空望远镜的计划不断的被延迟和受到预算问题的困扰。在他发射之后，立即发现主镜有球面像差，严重的降低了望远镜的观测能力。幸好在1993年的维修任务之后，望远镜恢复了计划中的品质，并且成为天文学研究和推展公共关系最重要的工具。哈勃空间望远镜和康普顿伽玛射线天文台、钱德拉x射线天文台、斯必泽空间望远镜都是美国宇航局大型轨道天文台计划的一部分。哈勃空间望远镜由nasa和eso合作共同管理。
　　哈勃的未来依靠后续的维修任务是否成功，维持稳定的几个陀螺仪已经损坏，目前（2007年），连备用的也已经耗尽，而且另一架用于指向的望远镜功能也在衰减中。陀螺仪必须要以人工进行维修，在2007年1月30日，主要的先进巡天照相机（acs）也停止工作，在执行人工维修之前，只有超紫外线的频道能够使用。另一方面，如果没有再提升来增加轨道高度，阻力会迫使望远镜在2010年重返大气层。自从2003年航天飞机哥伦比亚不幸事件之后，由于国际太空站和哈勃不在相同的高度上，使得太空人在紧急状况下缺乏安全的避难场所，因而nasa认为以载人太空任务去维修哈柏望远镜是不合情理的危险任务。nasa在从新检讨之后，执行长麦克格里芬在2006年10月31日决定以亚特兰大进行最后一次的哈柏维修任务，任务的时间安排在2008年9月11日，基于安全上的考量，届时将会让发现号在lc-39b发射台上待命，以便在紧急情况时能提供救援。计划中的维修将能让哈勃空间望远镜持续工作至2013年。如果成功了，后继的詹姆斯·韦伯太空望远镜（jwst）应该已经发射升空，可以衔接得上任务了。韦伯太空望远镜在许多研究计划上的功能都远超过哈柏，但将只观测红外线，因此在光谱的可见光和紫外线领域内无法取代哈柏的功能。
　　哈勃(hubble)（1889～1953）
　　美国天文学家爱德温·哈勃(edwin p. hubble)是研究现代宇宙理论最著名的人物之一，是河外天文学的奠基人。他发现了银河系外星系存在及宇宙不断膨胀，是银河外天文学的奠基人和提供宇宙膨胀实例证据的第一人。

史匹哲太空望远镜

　　于2003年8月25日发射升空，是人类史上最大的红外线波段太空望远镜，取代了原来的iras望远镜，史匹哲前身名为sirtf（space infrared telescope facility）。
　　它的观测波段为3微米到180微米波长，由于地球大气层会吸收部份的红外线，而且地球本身也会因黑体辐射而发出红外线，所以在地球表面无法获得红外波段的天文资料。
　　它的总长度约4米，总重量约865公斤，它有1个0.85米的主镜及3个极低温的观测仪器，为了避免望远镜本身因黑体辐射而发出红外线干扰观测结果，所以观测仪器温度必须降低到接近绝对零度，除此之外为了避免太阳热能及地球本身发出的红外线干扰，望远镜本身还包含了1个保护罩，而且望远镜在太空的位置刻意安排在地球绕太阳的公转轨道上，在地球后面远远的跟著地球移动。
　　由于红外线可以穿透密集的尘埃云气，所以它可以让我们观测到许多可见光无法观察的天文现象。例如：透过它的观测可以帮助天文学家更进一步的厘清恒星形成、星系的核心及行星系统的形成的机制。
　　史匹哲太空望远镜是美国太空总署great observatories program计画的最后1座太空望远镜。

詹姆斯·韦伯太空望远镜

　　（james webb space telescope，缩写jwst）是计划中的红外线观测用太空望远镜。作为将于2010年结束观测活动的哈勃太空望远镜的后续机，计划于2011年发射升空。但因哈勃太空望远镜的修补等延命措施的效果，故发射改期为2013年。系欧洲空间局（esa）和美国宇航局（nasa）的共同运用计划，放置于太阳-地球的第二拉格朗日点。不像哈勃空间望远镜那样是围绕地球上空旋转，而是飘荡在从地球到太阳的背面的150万千米的空间。
　　此项目曾经称为“新一代太空望远镜”（next generation space telescope），2002年以美国宇航局第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名。1961年至1968年詹姆斯·韦伯担任局长期间曾领导了阿波罗计划等一系列美国重要的空间探测项目。
　　詹姆斯韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据（宇宙微波背景辐射），即观测今天可见宇宙的初期状态。为达成此目的，它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。为便于观测，机体要能承受极限低温，也要避开太阳和地球的光等等。为此，詹姆斯韦伯太空望远镜附带了可折叠的遮光板，以屏蔽会成为干扰的光源。因其处于拉格朗日点，地球和太阳在望远镜的视界总处于一样的相对位置，不用频繁的修正位置也能让遮光板确实的发挥功效。
　　哈勃太空望远镜位于从地表大约600千米的较低的轨道位置上。因此，即使光学仪器发生故障也有可以用航天飞机来修理。詹姆斯韦伯太空望远镜位于离地球150万千米的距离，即使出了故障也不可能频繁派遣修理人员。与此相反，它位于第二拉格朗日点上，重力相对稳定，故相对于邻近天体来说可以保持不变的位置，不用频繁地进行位置修正，可以更稳定的进行观测，而且还不会受到地球附近灰尘的影响。
　　计划中的詹姆斯韦伯太空望远镜的质量为6.2吨，约为哈勃空间望远镜（11吨）的一半。主反射镜由铍制成，口径达到6.5米，面积为哈勃太空望远镜的5倍以上，可以期待它将有远超哈勃空间望远镜非常高的观测性能。与此同时，相反的光学镜头的重量已经被轻量化了。
　　现在这面主镜的直径的比发射它用的火箭更大。主镜被分割成18块六角形的镜片，发射后这些镜片会在高精度的微型马达和波面传感器的控制下展开。但是，此法不会跟克谷望远镜一样，不必像地面望远镜那样必须根据重力负荷和风力的影响而要按主动光学来时常持续调整镜段，故詹姆斯韦伯太空望远镜除了初期配置之外将不会有太多改变。
　　主镜的镜面作为全体也形成六角形，聚光部和镜面都露在外面，容易让人联想到射电望远镜的天线。另外，它的主体也不呈筒状，而是在主镜下展开座席状的遮光板。

钱德拉x射线太空望远镜

　　美国哥伦比亚号航天飞机1999年7月23日升空，把钱德拉x射线太空望远镜(chandra x-ray observatory)送到了太空。这一空间天文望远镜将帮助天文学家搜寻宇宙中的黑洞和暗物质，从而更深入地了解宇宙的起源和演化过程。
　　钱德拉太空望远镜原称高级x射线天体物理学设施(axaf)，后改以印裔美籍天体物理学家钱德拉锡卡(chandrasekhar)的名字来为其命名。钱德拉锡卡30年代移居美国，1983年因对恒星结构与演化的研究成果而获诺贝尔奖，1995年去世。“钱德拉”是朋友和同事对他的称呼，梵语有“月亮”和“照耀”的意思。
　　钱德拉望远镜是美国航宇局nasa“大天文台”系列空间天文观测卫星中的第三颗。该系列共由4颗卫星组成，其中康普顿(compton)伽马射线观测台和哈勃太空望远镜(hst)已分别在1990和1991年发射升空，另一颗卫星称为太空红外望远镜设施(sirtf)，也就是斯皮策太空望远镜，于2003年发射成功。
　　在轨道上运行的光学望远镜哈勃太空望远镜观测可见光，而在另一轨道上的“钱德拉”则捕捉x射线。钱德拉x射线太空望远镜是为了观察来自宇宙最热的区域的x射线而设计的。与可见光的光子相比，x射线更具能量，而且就像子弹一样能够穿透光学望远镜所使用的抛物面镜。但是当它掠过镜子表面的时候就会像子弹一样改变方向。为此，钱德拉x射线太空望远镜有4副镜子(4个抛物面镜，4个双曲面镜)，这些镜子像“漏斗”一样把x光集中到高性质照相机内。镜子的制作精度达到了空前的高度：光学系统的两端间的距离是2.7米，误差为1.3×10-6米(一根头发丝的1/5)。钱德拉x射线太空望远镜上面的仪器在测量x射线的能量的同时还能够担出高清晰度的照片。另外，瞄准系统的精度也非常高，能够瞄准1公里以外的鸡蛋大小的物体，误差为3毫米。
　　钱德拉望远镜的造价高达15.5亿美元之巨，加上航天飞机发射和在轨运行费用，项目总成本高达28亿美元。它是迄今为止人类建造的最为先进、也最为复杂的太空望远镜，被誉为“x射线领域内的哈勃”。
　　在此之前，人类曾发射过小一些的x射线望远镜。与它们相比，钱德拉的灵敏度要高出20～50倍。除分辨率高外，它还具有集光能力强和成像的能量范围广等特点，并能精确地把光谱分解成不同的能量成分。它所获得的高能x射线数据将弥补康普顿和哈勃两颗天文观测卫星在电磁频谱的其它区域中获得的数据，加深人类对黑洞、碰撞星系和超新星遗迹的了解。
　　钱德拉望远镜距地球最远时的距离约为地球到月球的距离的三分之一。选用这种大椭圆轨道是为了有尽可能多的时间让望远镜保持在地球的辐射带之外，并避开在离地球很近处运行带来的一些观测上的限制。
　　钱德拉望远镜上装有高分辨率镜面组件(hrma)和8米长的光具座。用于观测的主要仪器包括一台用于成像和光谱分析的电荷耦合装置成像光谱仪、一台高分辨率相机以及高能透射光栅和低能透射光栅等。该望远镜在研制中遇到的最大挑战还是10米焦距x射线望远镜的研制，尤其是反射镜制造、无形变安装系统的研制以及镜面精确准直性的保持，难度极高。

概述界说

　　太空望远镜又叫光学望远镜，是天文学家的主要观测工具之一，大多数天文学上用的光学望远镜，都是由一片大的曲面镜，代替透镜来聚焦，这样可以确保灵敏的探测器能用最大限度收集从遥远星球发出的管线，而透镜则会在光线通过时把其中的一部分吸收，1990年发射的哈勃太空望远镜是在地球上空飞行的一个光学望远镜，它可以避免地球因为大气层干扰而使得图像模糊不清的困扰。
　　太空望远镜一直是天文学家的梦想。因为通过地面望远镜观测太空总会受到大气层的影响，因而在太空设立望远镜意味着把人类的眼睛放到了太空，盲点将降到最小。地球的大气层对许多波段的天文观测影响甚大，天文学家便设想若能将望远镜移到太空中，便可以不受大气层的干扰得到更精确的天文资料。
　　自从1990年这个以美国天文学家埃德温·哈勃命名的望远镜进入太空以来，它已经成为最多产的天文望远镜之一。这要归功于它的环境优势：在距离地面数百公里的轨道上，它不会受到大气层的干扰。大气层在保护人类的同时，也过滤掉了大量珍贵的来自宇宙的信息。地面上的光学天文望远镜因此望尘莫及。哈勃望远镜的重大发现包括拍摄到了遥远星系的“引力透镜”和新的恒星诞生的“摇篮”等等。天文学家越来越热衷于把望远镜送入太空，从而获得更多在地面上无法获得的信息。
　　除此之外，还有其他一些太空技术转为民用。在美国实施“水星”载人飞行计划的时期，地面的人们对宇航员在太空中的生理状态知之甚少。在后来为阿波罗登月计划做准备的“双子座”载人飞行计划中，使用了新的生理监视系统，人们可以在地面上监视宇航员的心跳和呼吸等生理状态。如今，这类系统已经被广泛用于病人特别是重症病人的监护。

太空望远镜种类

　　太空望远镜从地球上发射，安放与在大气层之外“朦胧”的太空。凭借其惊人的视野与敏锐的“洞察力”，宇宙的奥秘正不断被揭开。
　　哈勃望远镜
　　哈勃望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜。它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片，其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，其观测能力等于从华盛顿看到1.6万千米外悉尼的一只萤火虫。
　　哈勃望远镜所收集的图像和信息，经人造卫星和地面数据传输网络，最后到达美国的太空望远镜科学研究中心。利用这些极其珍贵的太空图像和宇宙资料，科学家们取得了一系列突破性的成就。沉寂多年的天文学领域，正发生着天翻地覆的变化。
　　空间红外望远镜
　　于2001年发射升空，其主镜口径84厘米，配备有灵敏度极高的红外探测元件。为彻底避开地球红外辐射的干扰，它将遨游于近百亿米之遥的深空轨道。当望远镜在外层空间、处于极低温的条件下进行观测时，红外波段的宇宙“面容”纤毫毕现，较之于地面观测将清晰百万倍。
　　空间干涉望远镜
　　于2005年3月被送入预定轨道。它实际上由7架30厘米口径的镜面组成，进入轨道空间后将释放排列成长达9米的望远镜阵。运用光学干涉技术，其最终的空间分辨率可优于哈勃望远镜近千倍。建造空间干涉望远镜，要求极高的技术水平，它的应用将使天文学家分辨遥远恒星的能力迈上一个新的台阶。
　　地外行星搜寻者
　　“地外行星搜寻者”是美国宇航局空间计划的“点睛”之笔，计划于2012年发射升空。它汇集了人类太空望远镜技术的精华，将在寻找太空生命方面崭露头角。“地外行星搜寻者”的设计思路与空间干涉望远镜相似，但在规模与性能上有重大突破。空间干涉望远镜的可收卷镜阵延伸9米上下，而“地外行星搜寻者”的镜面阵列延展可达百米。利用它空前的分辨率，人们将足以探明，在太阳系邻近数十光年之内，是否存在与地球条件相似的行星，并进一步为解开地外生命的“悬念”获取宝贵的线索。

太空望远镜介绍

　　目前已有不少太空望远镜在太空中运行，例如：观测可见光波段的哈勃太空望远镜(Hubble)，观测红外波段的史匹哲太空望远镜(Spitzer)，观测X光波段的钱德拉太空望远镜(Chandra)，观察γ射线波段的康普顿太空望远镜(Compton)(已于2000年退役)等。
　　康普顿伽马射线太空望远镜
　　重15.4吨、长9.45米，造价6.7亿美元，是迄今进入太空最重的卫星之一。1991年4月5日，它随“阿特兰蒂斯号”航天飞机升空。在9年的太空旅行中，康普顿为人类探索宇宙写下了一本厚厚的功劳簿。2000年5月30日，这只人类在外层空间最犀利的“眼睛”开始回家的路程，并于6月4日在人工控制下坠入太平洋。
　　哈勃空间望远镜
　　（Hubble Space Telescope，缩写为HST），是以天文学家哈勃为名，在轨道上环绕著地球的望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。他已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。
　　斯皮策太空望远镜
　　于2003年8月25日发射升空，是人类史上最大的红外线波段太空望远镜，取代了原来的IRAS望远镜，斯皮策前身名为SIRTF（Space Infrared Telescope Facility）。
　　它的观测波段为3微米到180微米波长，由于地球大气层会吸收部份的红外线，而且地球本身也会因黑体辐射而发出红外线，所以在地球表面无法获得红外波段的天文资料。
　　它的总长度约4米，总重量约865公斤，它有1个0.85米的主镜及3个极低温的观测仪器，为了避免望远镜本身因黑体辐射而发出红外线干扰观测结果，所以观测仪器温度必须降低到接近绝对零度，除此之外为了避免太阳热能及地球本身发出的红外线干扰，望远镜本身还包含了1个保护罩，而且望远镜在太空的位置刻意安排在地球绕太阳的公转轨道上，在地球后面远远的跟著地球移动。
　　钱德拉X射线太空望远镜
　　美国哥伦比亚号航天飞机1999年7月23日升空，把钱德拉X射线太空望远镜(Chandra X-ray Observatory)送到了太空。这一空间天文望远镜将帮助天文学家搜寻宇宙中的黑洞和暗物质，从而更深入地了解宇宙的起源和演化过程。
　　钱德拉X射线太空望远镜　钱德拉太空望远镜原称高级X射线天体物理学设施(AXAF)，后改以印裔美籍天体物理学家钱德拉锡卡(Chandrasekhar)的名字来为其命名。钱德拉锡卡30年代移居美国，1983年因对恒星结构与演化的研究成果而获诺贝尔奖，1995年去世。“钱德拉”是朋友和同事对他的称呼，梵语有“月亮”和“照耀”的意思。
　　钱德拉望远镜是美国航宇局NASA“大天文台”系列空间天文观测卫星中的第三颗。该系列共由4颗卫星组成，其中康普顿(Compton)伽马射线观测台和哈勃太空望远镜(HST)已分别在1990和1991年发射升空，另一颗卫星称为太空红外望远镜设施(SIRTF)，也就是斯皮策太空望远镜，于2003年发射成功。

太空望远镜发展历程

　　人类为了摆脱厚厚的大气层对天文观测的影响，一方面设法选择海拔高、观测条件好的地方建立天文台，另一方面设法把天文望远镜搬上天空。著名的“柯伊伯机载天文台”，就是在c141飞机上安装望远镜，飞行高度在万米以上，曾用于观测天王星掩星。自从1957年第一颗人造卫星上天以后，各国先后发射了数以百计的人造卫星及宇宙飞行器用于天文观测。像美国的“天空实验室”就拍摄了17.5万多幅太阳图像，还观测了科胡特克彗星。著名的哈勃空间望远镜，是目前最先进的空间望远镜。人们把它的诞生看成伽利略望远镜一样，是天文学走向空间时代的一个里程碑。
　　1918年，哈勃
　　哈勃以具有直径2.5米反射镜的胡克望远镜探索遥远的星系，精确地指出银河中看似微弱的星云，其实是位在距离我们有几百万光年的其它星系中。他的研究有助于天文学家了解宇宙的浩瀚。
　　1947年，加州巴洛马山的海尔望远镜
　　架设在美国加州巴洛马山，具有直径5米反射镜的海尔望远镜，可以实现对可见宇宙的较外边缘的观测。天文学家利用它对遥远的星系，如仙女座星系，做非常仔细的观测，他们测量出仙女座星系距离地球二十万亿公里，是先前所知距离的两倍。
　　1960年代起，计算机辅助观测
　　当今的天文学家将计算机应用于望远镜所有的设计、架构与操作的各个阶段，促使新一代效能更佳的望远镜来临，结果产生了许多不同的模式，适用于多种不同的任务。
　　1977年，多面反射镜组成单一影像
　　凭借计算机的辅助，许多来自反射镜的影像可结合成单一影像。1977年设于美国亚历桑那州霍普金斯山的第一座多面反射镜望远镜（MMT）首次运行。该望远镜一排6片，直径1.8米的反射镜，可聚集到相当于直径4.5米单片反射镜所聚集之光线。
　　1986年，电子藕合装置（CCD）进一步辅助观测
　　电子仪器与计算机的问世对天文学产生了深远的影响，强化的影像促使天文学许多不同新见解的产生。具有电子藕合装置的电子感应器可感测到最微弱的光学讯号，或侦测许多不同种类的辐射。经过计算机处理后，讯号被整理与加强，这些经由电子仪器观测到的讯号传递了清晰的信息。数字处理将极细微的差异放大，显现出原来被地球大气掩藏，以致肉眼看不到的东西。
　　1990年，拼嵌式望远镜
　　拼嵌式望远镜具有成本低廉、修补时易移动的优点。美国夏威夷的凯克望远镜是由36片反射镜拼嵌成一座直径10米的望远镜。凯克望远镜所观测的物体亮度比海尔望远镜所能见到的强4倍。
　　1990年，哈勃太空望远镜
　　排除了地球的混浊大气层的视野干扰，哈勃太空望远镜正在距离地表600 公里处环绕地球运行和观测。哈勃太空望远镜是有史以来最具威力的望远镜，它让我们观看宇宙的视野起了革命性的改变。现代，计算机网际网络计算机网际网络通畅无阻，使终端个人使用者不受时间和空间的限制，就可结合全球（甚至外层空间中）的观测望远镜进行远方遥控观测。并可立刻结合先进计算机软件进行分析与数字处理。

各国首台太空望远镜

　　中国
　　太空作为天文研究地盘的太空望远镜，大部份皆为欧美国家所发射(只有少许例外地由日本发射)。在地球大气外装设观测设施有两大好处，首先，影像可更为清晰，否则大气的阻隔会使影像变得模糊（情形就像身处充满蒸气的浴室之中）；其次，我们可以侦察到那些从恒星和星系而来，却被大气层阻挡着的辐射，例如紫外线、X射线和伽玛射线。虽然我们有赖大气层保护免受太阳紫外线和X射线的灼伤，但是这也意味着如果我们留在地面上，便会错失大量来自宇宙的信息。2001年年初神舟二号轨道舱搭载了太阳能和宇宙高能辐射监测系统，使中国的空间天文学跨进新的里程。不载人的神舟二号是中国为载人飞行作准备的五艘宇宙飞船中的第二艘，它在北京时间2001年1月10日凌晨1时于甘肃省酒泉卫星发射中心由长征二号己火箭发射，这次发射亦标志了二十一世纪首次的火箭升空（二十一世纪是由2001年开始的！）。宇宙飞船的返回舱在环绕地球108次后，在北京时间1月16日19时22分返回地球，而轨道舱则由太阳能电池板供应电力，在轨道上继续运行将近6个月，当中并进行了太空环境研究的实验。轨道舱更首次载有轨道天文望远镜，研究来自太阳甚至宇宙深处爆炸所发出的高能辐射。
　　中国科学院高能物理研究所的宇宙线和高能天体物理开放实验室自1993年开始，和南京大学共同研制这台轨道望远镜。望远镜有三组由中国自行设计和建造的探测器，探测范围涵盖软X射线至伽玛射线的辐射。望远镜每92分钟沿距离地面350公里左右的近地轨道围绕地球一周，所接收的数据会传送回位于北京附近的密云县地面接收站。三组探测器中获得最丰硕科学成果的，可算是由宇宙线和高能天体物理开放实验室所研制的X射线探测器。每当X射线暴的光子撞到探测器上，便会触发探测器收集数据。探测器在运作期间，共录得664次撞击，研究小组由此识别并记录了近百次太阳耀斑的变光曲线（当神舟二号在轨道上面向太阳时）和约30次伽玛射线爆发，大部分观测结果跟其它人造卫星所测得的类似。
　　耀斑是太阳大气层表面短暂的爆发现象。探测器于2001年4月2日录得有记录以来最强大的X射线耀斑。另一方面，伽玛射线爆发是发生在宇宙深处一种最强烈的爆炸，虽然至今而人们还未弄清它们的来源，但是这并没有令天文学家放弃推测，其中的一些猜想，包括比太阳质量大60倍的巨型恒星正在塌缩、两颗中子星合并，或是中子星变为奇异星。
　　中国首次在轨道进行的天文观测虽然带来许多令人鼓舞的结果，但仍有不少可以更进一步。例如，在余下的神舟号飞行任务中，并无搭载其它天文仪器的安排，要是如果中国首次载人太空任务中能带同一台望远镜就非常理想了！当然，下一步首先应是发射专门用作天文研究的卫星，目前有几个计划正处于策划阶段，包括建造一枚作硬X射线巡天观测的卫星（硬X射线调制望远镜，HXMT）和一枚「微型卫星」（重量不逾100公斤），来研究恒星和星系的长期变化（空间变源监视器，SVOM）。我们希望能在五至十年间庆祝中国发射首枚天文卫星吧。
　　加拿大
　　加拿大首台太空望远镜于2003年从俄罗斯的普列谢茨克航天基地上天。
　　这台太空望远镜由加拿大不列颠哥伦比亚大学研制，直径只有一个装甜点的盘子那么大，是世界上最小的太空望远镜，但功能却非常强大。
　　宇航局人员说，这台望远镜能对宇宙中各种星体的亮度作出准确无比的测量。科学家们可以通过它第一次探测太阳系外行星的大气层，并得知它们所围绕的恒星的年龄，以此进一步推断宇宙的年龄。
　　日本
　　该太空望远镜将由日本第三代太阳观测卫星“阳光B”搭载，于2006年夏天发射升空。新开发的太空望远镜是一种反射望远镜，镜头直径为50厘米，可用可视光观测太阳周围的电离气体形成的日冕。太空望远镜搭乘的太阳观测卫星“阳光B”将在离地球600公里的轨道上运行。这台新望远镜的开发费用为23亿日元。
　　日本国立天文台副教授末松芳法说：“这是日本国立天文台第一次开发太空望远镜。这台望远镜在地面进行的观测太阳试验中效果良好。
　　韩国
　　这一太空望远镜是韩国同美国国家航空航天局以及加利福尼亚伯克利大学从1998年开始共同研制的，发射后将在宇宙空间运行两年时间，并将在世界上首次绘制出远红外领域的"全天地图"，这一观测任务将由韩国和美国的研究人员共同承担。
　　韩国天文研究院方面表示，如果"全天地图"绘制成功，将对揭示２１世纪天文宇宙科学领域内的难题之一银河系内部的高温气体结构、分布以及物理性质乃至对银河系产生和进化的研究起到重要的作用。

新一代太空望远镜

　　詹姆斯·韦伯太空望远镜
　　（James Webb Space Telescope，缩写JWST）是计划中的红外线观测用太空望远镜。作为将于2010年结束观测活动的哈勃太空望远镜的后续机，计划于2011年发射升空。但因哈勃太空望远镜的修补等延命措施的效果，故发射改期为2013年。系欧洲空间局（ESA）和美国宇航局（NASA）的共同运用计划，放置于太阳-地球的第二拉格朗日点。不像哈勃空间望远镜那样是围绕地球上空旋转，而是飘荡在从地球到太阳的背面的150万千米的空间。
　　詹姆斯韦伯太空望远镜的主要的任务是调查作为大爆炸理论的残余红外线证据（宇宙微波背景辐射），即观测今天可见宇宙的初期状态。为达成此目的，它配备了高敏度红外线传感器、光谱器等。为便于观测，机体要能承受极限低温，也要避开太阳和地球的光等等。为此，詹姆斯韦伯太空望远镜附带了可折叠的遮光板，以屏蔽会成为干扰的光源。因其处于拉格朗日点，地球和太阳在望远镜的视界总处于一样的相对位置，不用频繁的修正位置也能让遮光板确实的发挥功效。
　　大型空间太空望远镜NGST
　　用来替代哈勃望远镜的下一代太空望远镜(NGST)的开发和部署是美国航空与航天局(NASA)为推进宇宙探索的一个挑战性项目。NGST上装配一个包括0.6～5μm多目标分光计的照相机/分光计系统。为从太空的不同区域有选择地将光线引导至分光计，采用可独立寻址的微电子机械反射镜阵列作为分光计的狭缝掩模。Goddard太空飞行中心的NASA小组设计了一套能够满足系统要求的集成微反射镜阵列(MMA/CMOS)驱动器芯片。样机的芯片构造和检测结果均符合预期要求。欲构建完全基于MEMS的狭缝掩模，设计要求4片大规模集成芯片以2×2镶嵌方式精确排列(至少为9cm×9cm)。另外，必须在低于40K温度条件下掩模才能发挥作用。上述要求对集成MEMS芯片的封装提出了严峻的挑战。
　　美国和墨西哥合作的太空望远镜
　　作为美国和墨西哥有史以来最大的科学合作项目，工人们正在墨西哥的一座火山顶上建造一台巨型太空望远镜，这台望远镜可帮助天文学家回顾宇宙130亿年的历史并探寻宇宙诞生时的奥秘。
　　这一望远镜拥有165英尺长的天线，总耗资近1.2亿美元。这座泛着白色微光的建筑看上去像一个巨大的卫星天线，坐落在海拔15，000英尺的Sierra Negra火山顶上。Sierra Negra座落于Puebla州的中央地带，为墨西哥6大火山之一，比美国大陆上的任何一座山峰都要高。
　　高耸入云的望远镜可以捕获毫米级的微波射线，这种射线在宇宙中旅行了近130亿年。天文学家可使用所获信息对大爆炸不久之后存在的宇宙进行深入的了解。
　　墨西哥国家天文光学和电子学研究所的项目科学家David Hughes称：“我们将能对星系的构造过程拥有一个崭新的视角。一旦望远镜开始运作后，我们几乎每天都可能获得突破性发现。”
　　科学家们也能搜集临近星系的最新数据并检查其所有的行星和恒星，看那里是否存在着什么。建造总监Emanuel Mendez称：望远镜可于5月份投入测试使用，到今年底即可完全正常运作。
　　目前，美国已经在此项目上投入3800万美元，其中3100万美元来自国防部高级研究项目局，这是五角大楼的核心研究与开发机构。美国上院武装力量委员会于1995年首次划拨用于建造望远镜的经费。在当年的报告中，委员会如此陈述：“这一设计可大幅提高在太空中发现及识别目标的能力。”
　　美国望远镜项目科学家Peter Schloerb认为这意味着：由于这一望远镜实际上是一部巨大的带有传感器的天线，可以捕获微波信号。军方可以学习借用这一技术来建造供其自己使用的天线。Schloerb表示：“军方也许想用这些天线来进行太空监测，这是一个发现别人太空活动的好办法。”
　　墨西哥国家自治大学的一位天文学家Silvia Torres称，只要项目本身不用于特定的军事用途，她对此就没什么意见。她说：“科学技术和军事总是存在着密切的联系。重要的是获得资助，我们拥有很多富有天赋的年轻科学家以及安装望远镜的良好地点。”来自国防部的投资也曾帮助引发了各项民用技术的创新——比如英特网就是例子。对五角大楼参与墨西哥望远镜工程的担心并没有引发大规模的抗议行动。
　　但对墨西哥和美国的建设者而言，要在高达15，000英尺上头建造巨型望远镜的确是个挑战。考虑到所在的海拔，所有的工人都定期接受测试，看他们的血液中是否含有足够的氧气，假如他们的含氧量下降得过快，就会把他们紧急送下山。工程队必须在这座多风的死火山上浇筑13，000吨水泥。

未来太空望远镜

　　任务：欲解宇宙之谜
　　宇宙是如何形成的？宇宙中有外星人吗？对于神秘的宇宙，人类至今存有许多疑问。美国科学家正在研制的新一代太空望远镜或许能够帮助人们找到问题的答案。
　　这架望远镜名为“詹姆斯·韦布”，以美国国家航空和航天局（NASA）一名前任局长的名字命名，预计将于2013年投入使用，接替哈勃望远镜。
　　作为同欧洲、加拿大航天局以及美国国防企业共同合作的成果，NASA希望这架望远镜能够帮助人们进一步了解宇宙，知道在“黑暗时代”———发光星体形成以前宇宙的状况，并查明其他星球是否有生物存在。韦布太空望远镜将由欧洲航天局负责用阿里亚娜5型火箭发射升空。
　　韦布太空望远镜工程始于1994年。目前大多数技术研究工作已经完成。韦布望远镜造价预计为45亿美元。扣除通货膨胀等因素，相当于当年哈勃望远镜造价的一半。但“韦布”的功能显然将比“哈勃”强大得多。
　　愿望：更大更好
　　天文学家一直希望能拥有更大、更好的望远镜和飞船，这样他们就能获得有关宇宙的最佳信息。
　　景象：越远越好
　　像哈勃、斯皮策和钱德拉这样的巨型望远镜能提供空前美丽的宇宙景象，但天文学家还是渴望有更加强大的望远镜进入地球轨道，拍摄太空美景。美国宇航局期望2013年发射詹姆士·韦伯太空望远镜(JWST)，许多科学家在思考其未来的观察会是什么。
　　德国马克斯·普朗克天文学学会的天文学家雷切尔·萨默维尔就是其中的一位科学家，她表示，如果没有额外的援助，天文学家很难解答宇宙中一些最神秘的谜团。“我们还需要更好地观察来使我们的宇宙模型更加完善。如果你只是纸上谈兵，即使今后15年你用上超级电脑来进行电信模拟，这也将无济于事。”
　　基于这种情况，美国决定让韦伯太空望远镜取代现在的哈勃，对宇宙进行更加深远的观察，包括太阳系外行星、难以捉摸的黑洞和遥远的星系臂膀。
　　和哈勃望远镜的个头相比，韦伯望远镜绝对是个庞然大物。其主镜的直径达到了6.4米，镜面的面积相当于哈勃望远镜的七倍之多。萨默维尔认为，面积扩张的好处显而易见，它对光波的敏感度更强，这是了解星系形成的关键因素。“没有够大的清晰度，你所观察的星系看起来就会模模糊糊的。比如，只有详细观察星系的臂膀，我们才能了解一些星系是如何演化的。”事实上，清晰度越高，太空望远镜就更加能看到宇宙的过去，因为那里的光线要传播百万甚至数十亿年才能到达地球。