望遠鏡家族的另類成員
覽·科學
作者：北辰
古時，人們夜觀星空，占卜算卦，預測未來。不過在長期觀測星空的過程中，他們發現，星星的位置關係竟然可以準確地告訴我們時間，而最早的天文學就是為了準確報告時間而誕生的。
現在的天文學家依舊觀測星空，不過早已不是為了預報時間，而是為了科學地了解物理規律。我們知道，遙遠的星光僅僅是電磁波的一部分，從那遙遠天體發出來的除了可見光，還有電磁波的其他部分，比如紅外線、紫外線、X射線和伽馬射線等，這些成分同樣包含著星星的信息，不過我們的肉眼並不能識別它們的存在。為了能夠在電磁波的所有波段進行天文觀測，人們進行了艱苦的努力，從事相應的發明創造，終於開發出適用的儀器設備。
當今的天文學，從觀測手段上來說，被稱為全波天文學。這些在其他波段觀測天象的儀器是望遠鏡家族的另類成員。這些另類成員也肩負著測天的使命，而且跟光學望遠鏡一樣，有的也飛上了太空，突破大氣層的幹擾，用另一隻眼睛觀察宇宙。
名詞解釋
絕對零度：熱力學的最低溫度，但卻是僅存於理論的下限值。熱力學溫標的單位是開爾文（K），絕對零度就是開爾文溫度標定義的零點。0K約等於零下273.15℃。
伽馬射線爆發：伽馬射線爆發是宇宙中最強烈的爆炸現象之一，強度僅次於導致宇宙誕生的“大爆炸”。與伽馬射線爆發相伴的通常有持續幾天的或幾周的發光的“餘輝”，它是探測伽馬射線爆發的主要依據。
相對論性噴流：來自某些活動星係、射電星係或類星體中心的強度非常強的等離子體噴流。這種噴流的長度可達幾千甚至數十萬光年。
暗能量：一種不可見的、能推動宇宙運動的能量，宇宙中所有的恒星和行星的運動皆是由暗能量與萬有引力來推動的。根據“普朗克”探測器收集的數據，科學家對宇宙的組成部分有了新的認識，暗能量這股被認為是導致宇宙加速膨脹的神秘力量，在宇宙中約占少於70%的份額。
紅外線——斯皮策望遠鏡
任何物質，隻要溫度不低於絕對零度，就會發出紅外線，天體亦是如此。20世紀80年代中期，紅外天文觀測開始發展起來。1983年，多國聯合發射了一顆紅外天文衛星，這顆衛星工作了10個月，獲取了重要信息。現在有些大型太空光學望遠鏡，也兼具紅外觀天的能力。2007年，加那利大型天文望遠鏡開始投入使用，它耗資1.04億歐元，坐落在西班牙加那利群島的帕爾馬島上，全部完工後將成為地球上最大的紅外天文望遠鏡，能夠觀測最深層的時間和空間。雖然這種大型地麵紅外望遠鏡造價相對較低，安裝也十分便利，但它還有很多不足之處。
地球的大氣層對紅外線有吸收作用，如果把紅外望遠鏡放置在外太空，就會收到很好的效果。所以，紅外天文望遠鏡最突出的代表還是太空望遠鏡，除了正在服役的廣域紅外探測器，還有斯皮策望遠鏡。
斯皮策望遠鏡屬美國所有，在2003年發射升空。它的口徑為85厘米，攜帶有紅外陣列相機，可以在紅外線的4個波段工作。同時，它還配備有4個模塊組合而成的紅外色譜儀，多波段成像光度計以及3個探測器陣列。
斯皮策紅外望遠鏡並不在地球軌道上空運行，而是處在地球軌道的後方，環繞太陽的軌道上，所以它應該算是地球的“兄弟”，屬於行星級別。它在那裏的位置並不穩定，每年會以0.1天文單位的速度逐漸遠離地球，一旦它出現故障，我們是無法使用航天飛機對其進行維修的。
作為一台儀器，它本身會發出熱量，也會產生紅外線而對觀測目標造成幹擾。為此，人們給它配備了一套製冷設備，這套設備能將鏡片的溫度保持在5.5開氏度左右。此外，它還有一個防護罩，以此來遮擋太陽和地球發出的紅外光。
從光學原理上來說，斯皮策紅外望遠鏡是卡塞格林望遠鏡，這跟光學望遠鏡的原理一樣。在紅外波段觀測，它可以彌補光學望遠鏡的很多不足。太陽係以外的行星發出的光與恒星有著明顯不同，因為它們自身不發光，而是反射恒星的光，因而光的溫度很低。斯皮策紅外望遠鏡可以在紅外線觀測中發現這些行星，並研究它們是如何誕生的。另外，河外星係和宇宙邊緣的很多天體由於距離遙遠，可見光較弱，但是紅外輻射卻很強，它們也是斯皮策紅外望遠鏡研究的重點。
一般情況下，紅外望遠鏡所攜帶的製冷劑會消耗殆盡，到那時候它也就停止工作了。然而，在2009年5月15日耗盡低溫致冷劑之後，斯皮策望遠鏡的紅外陣列照相機仍在正常工作。直到2012年年底，它依然在觀測著深邃的宇宙。