天文史上的今天 | 世界最大紅外空間望遠鏡結束使命

06-25

來自專欄天文史上的今天

歐洲「赫歇爾」空間望遠鏡是迄今發射的最大型紅外空間望遠鏡。

在太空工作將近4年之後，於2013年6月17日正式結束使命。

藝術示意圖：在太空運行的赫歇爾空間望遠鏡

來源：ESA

紅外線，或者說紅外輻射，簡單來說就是熱。這是一種波長比可見光更長的電磁波形式，肉眼無法看到紅外輻射，但我們可以感受到熱量。比如廚房裡電飯煲發出的熱量，我們的皮膚能夠感受到。

宇宙中的天體也會發出熱量，紅外天文觀測能夠讓天文學家們測量行星體，恆星乃至星際塵埃的溫度。很多宇宙空間內的分子物質也會強烈吸收紅外線。因此，對這些天體開展研究將非常需要進行紅外波段的觀測。

紅外波段探測器對熱量敏感，如圖，在紅外波段觀察，黑色垃圾袋是透明的，可以直接觀察到其後方隱藏的人的手

來源：NASA

不幸的是，由於地球大氣層中水汽等成分會強烈吸收紅外線，因此在地面上開展紅外波段觀測會很困難，除了將紅外望遠鏡放到類似夏威夷莫納克亞山頂這種地方，利用高海拔儘可能規避大氣影響之外，最好的辦法就是把望遠鏡直接放到太空里去。

紅外望遠鏡的結構和光學望遠鏡是很像的，要說最大的區別的話，大概就是紅外望遠鏡因為對溫度很敏感，我們需要用到冷卻劑，並設計特別的軌道，從而將望遠鏡本身的輻射降到最低，以便減少對信號的干擾。

設在天文觀測聖地，夏威夷莫納克亞山頂的NASA 紅外望遠鏡

來源：NASA

赫歇爾空間望遠鏡就是一台紅外波段的太空望遠鏡，它由歐洲製造，2009年發射之後，經過將近4年，最終由於冷卻劑的耗盡，於2013年6月17日正式關機，結束任務。

赫歇爾空間望遠鏡是迄今最大型的紅外空間望遠鏡，口徑達到3.5米，主要工作在遠紅外和亞毫米波段（55~672μm）。這台望遠鏡也是歐洲空間局（ESA）實施的「地平線2000」（Horizon 2000）計划下的第四個，也是最後一個所謂「奠基石」項目，之前三個分別是「SOHO」（太陽與太陽風層探測器）項目，「XMM-Newton」（牛頓X射線望遠鏡），以及「Rosetta」（羅塞塔）彗星探測器。

歐洲「羅塞塔」彗星探測器，2004年發射，其攜帶的「菲萊」著陸器成為人類首個降落到彗星表面的探測器

來源：ESA

赫歇爾望遠鏡的主要科學目標是試圖搜尋宇宙中最早形成的星系，並了解這些早期星系時如何逐漸演化為今天我們所見的星系模樣的。

其他觀測目標還包括星際塵埃與氣體雲，其中部分區域是新生恆星孕育的地方，原始行星盤，以及可能存在有機物分子成分的彗星彗尾結構等。

宇宙紅外之眼

赫歇爾望遠鏡的紅外波段數據，以及哈勃望遠鏡可見光波段數據疊加處理的蟹狀星雲圖像

來源：http://www.herschel.caltech.edu

最開始，赫歇爾望遠鏡並不叫這個名字，而是叫做「FIRST」，即「遠紅外與亞毫米波段望遠鏡」的英文縮寫。之後，這台望遠鏡被重新命名，以紀念德裔英國著名天文學家威廉·赫歇爾在1800年時最早發現了紅外線。

這台望遠鏡的工作波段在人類肉眼可見的電磁波波段之外，這也正是這台望遠鏡的意義之所在。赫歇爾望遠鏡的工作波段恰好是宇宙很大一部分天體的輻射波段。宇宙中存在很多氣體和塵埃，它們的溫度很低，因而無法發出可見光，更別提X射線之外波長更短，能量更高的電磁波輻射。但這類低溫物體都會在遠紅外以及亞毫米波段產生輻射信號。

英國天文學家，天王星的發現者威廉·赫歇爾，他也是紅外線的發現者

來源：wiki

另外，恆星和其他很多天體，儘管其本身溫度夠高，能夠產生可見光輻射，但它們常常會被大量塵埃氣體雲包裹的，這些塵埃氣體雲會吸收可見光並隨後以遠紅外或亞毫米波形式輻射出來。

赫歇爾望遠鏡在將近4年的時間裡進行了超過3.5萬次科學觀測，總觀測時長超過2.5萬小時，取得豐碩成果。比如在2011年8月份，赫歇爾望遠鏡確認在宇宙空間中存在分子形式的氧；而在2011年10月份《自然》雜誌的一篇論文中，科學家們利用赫歇爾望遠鏡對「哈特利-2」彗星的觀測，顯示地球上的水體起源可能與彗星有關。