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美國東部時間1月22日星期三下午1點(diǎn)（北京時間1月23日凌晨2點(diǎn)），美國航空航天局（NASA）主辦了現(xiàn)場直播節(jié)目，用來紀(jì)念NASA的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope）留下的深遠(yuǎn)“遺產(chǎn)”，在貢獻(xiàn)了16年驚為天人的無數(shù)發(fā)現(xiàn)后，斯皮策任務(wù)就要在1月30日宣告結(jié)束了。
飛碟君按：20世紀(jì)90年代，美國列了一項(xiàng)計(jì)劃，將紅外太空望遠(yuǎn)鏡列為未來10年天基天文學(xué)重大新項(xiàng)目的重中之重，但是由于計(jì)劃的改變，原本20億美元的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)縮減到5億美元，斯皮策由原本計(jì)劃的天文臺，變?yōu)楣δ軓?qiáng)大規(guī)模適中的天文望遠(yuǎn)鏡，斯皮策望遠(yuǎn)鏡由此而來。
斯皮策的命名，是為了紀(jì)念一位天體物理學(xué)家—萊曼·斯皮策。他在20世紀(jì)60年代首先提出把望遠(yuǎn)鏡放入太空以消除地球大氣層遮蔽效應(yīng)的建議，曾直接造就了”哈勃“太空望遠(yuǎn)鏡的誕生。
斯皮策被認(rèn)為是NASA大天文臺家族中的第四個也是最后一個元素，該望遠(yuǎn)鏡隸屬于美國宇航局和加州理工學(xué)院，與哈勃太空望遠(yuǎn)鏡(HST)、錢德拉x射線天文臺(CXO)和康普頓伽馬射線天文臺(CGRO)齊名，以不同的波長觀測宇宙。
2003年，NASA發(fā)射了斯皮策天文望遠(yuǎn)鏡，是人類目前送入太空的最大的紅外望遠(yuǎn)鏡。斯皮策運(yùn)行在一條位于地球公轉(zhuǎn)軌道后方、環(huán)繞太陽的軌道上。攜帶液氮作為冷卻液，執(zhí)行為期5年的“低溫任務(wù)”，于2009年液氮使用完后，開始“暖任務(wù)”。從開始到結(jié)束，NASA一共在這個項(xiàng)目上投入了大約13.6億美元。
負(fù)責(zé)斯皮策觀測計(jì)劃的研究人員包括NASA天體物理學(xué)主任保羅·赫茲（Paul Hertz），以及來自NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）的斯皮策項(xiàng)目科學(xué)家邁克·沃納（Mike Werner）、天體物理學(xué)家法麗莎·莫拉萊斯（Farisa Morales）、現(xiàn)任的任務(wù)主管約瑟夫·亨特（Joseph Hunt）和前任任務(wù)主管蘇珊·多德（Suzanne Dodd）。
圖/NASA PULU
繼哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（Hubble Space Telescope）、康普頓伽瑪射線天文臺（Compton Gamma Ray Observatory，CGRO）和錢德拉X射線天文臺（Chandra X-ray Observatory）之后，斯皮策作為NASA的四大空間望遠(yuǎn)鏡之一，于2003年8月25日發(fā)射升空，以紅外光的方式研究著充滿無限未知的宇宙，它拍攝了數(shù)張?bào)@為天人的圖像，揭示了紅外宇宙的美麗景象。
飛碟君按：太空紅外望遠(yuǎn)鏡可以遠(yuǎn)離地球大氣層產(chǎn)生的大量紅外光，并且因被冷卻到很低的溫度，所以它們自身產(chǎn)生的紅外光也非常少。一個位于太空中的冰冷的紅外望遠(yuǎn)鏡，可以避免地面觀測所帶來的紅外光環(huán)境形成的觀測阻擋，更清晰地看到宇宙所有的紅外光輝。因此，斯皮策望遠(yuǎn)鏡，雖然直徑只有33英寸(85厘米)(大約是呼啦圈的大小)，卻能比最大的地面望遠(yuǎn)鏡(直徑高達(dá)33英尺或10米)在紅外波段的靈敏度都要高得多。
斯皮策的高紅外探測靈敏度，使得波長在3微米至180微米之間的紅外輻射都能被它盡收“眼”底，能探測到宇宙中那些難以感知到的天體，比如一些暗淡的小型恒星。與光學(xué)天文觀測設(shè)備相比，斯皮策的紅外之“眼”能夠穿透塵埃、氣體，看到其背后隱藏的無限奧秘。
圖片來源：NASA
紅外光通常與熱量有關(guān)，斯皮策尤其擅長透過迷霧般的星際塵埃，窺探許多其他望遠(yuǎn)鏡難以看清的星云景象。這種特殊的技能讓科學(xué)家能夠研究布滿星塵的宇宙，研究恒星和行星不斷誕生的星際搖籃。斯皮策還提供了恒星如何死亡、宇宙如何形成以及超大質(zhì)量黑洞如何不斷吞噬的前沿線索。
飛碟君按：紅外線是特定波長范圍內(nèi)的電磁輻射，其波長比可見光稍長，人眼看不見，卻一直存在于我們的世界里。許多因?yàn)樘涠荒馨l(fā)射可見光的物體會在紅外波段發(fā)出明亮的輻射。人和動物也會發(fā)射紅外線，這就是為什么紅外線可以被用于夜視設(shè)備。
類似地，許多宇宙物體由于太冷而不能產(chǎn)生可見光，但它們能被太空望遠(yuǎn)鏡上的紅外探測器發(fā)現(xiàn)，包括小行星、行星以及恒星和行星誕生的塵埃云團(tuán)。較長的紅外波長可以穿透在可見光中不透明的氣體云和塵埃，揭示隱藏在其中的宇宙寶藏。
紅外波長通常是指他們的物理長度，測量單位是微米。一微米是百萬分之一米。有些紅外波段可以從地面觀測到，有些則完全被地球大氣層所遮蔽，是地面望遠(yuǎn)鏡的“盲區(qū)”。直到1983年，NASA與英國、荷蘭一起向太空發(fā)射了第一臺紅外望遠(yuǎn)鏡(IRAS)，科學(xué)家們才掌握了紅外宇宙的全部寬度。
斯皮策對系外行星大氣層（exoplanet atmospheres，即圍繞太陽以外恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的行星大氣）進(jìn)行了首批研究。在TRAPPIST-1（一顆表面溫度極低的紅矮星）的周圍，斯皮策確認(rèn)了2顆、發(fā)現(xiàn)了7顆地球大小系外行星中的5個，這是有史以來在單個恒星周圍發(fā)現(xiàn)類地行星（terrestrial planet）數(shù)量最多的一次。
飛碟君按：斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡主要有四大科學(xué)目標(biāo)：
第一，尋找太陽系之外的行星。這是天文學(xué)家多年以來持之以恒的一個努力方向。在可見光波段很難發(fā)現(xiàn)它們，因?yàn)樾行堑墓饷缓阈堑墓饷⒀蜎]。而在紅外波段，恒星與
行星的光譜特征具有明顯的區(qū)別，所以在紅外波段就可能比較容易發(fā)現(xiàn)太陽系以外其他恒星周圍的行星。
第二，探索行星是怎樣形成的。按照流行的理論，行星是在恒星周圍的塵埃盤中形成的。通過觀察不同演化階段的塵埃盤，得出有關(guān)行星形成的過程。這項(xiàng)工作在可見光波段也很難完成，因?yàn)閴m埃的遮擋使我們看不清那里發(fā)生了什么事情。紅外觀測則能夠穿透塵埃的阻擋，揭示出那里面的奧秘。
第三，研究陌生的河外星系。在“斯皮策”升空之前，歐洲的“
紅外天文衛(wèi)星”發(fā)現(xiàn)一些在紅外波段輻射很強(qiáng)而可見光輻射卻很弱的河外星系，這些星系大多數(shù)都是正在合并或者正在發(fā)生相互作用的星系；還有一些星系具有一個能夠釋放巨大能量的星系核，叫做活動星系。人類對于具有強(qiáng)烈紅外輻射的星系和活動星系都還了解得比較少，斯皮策則能夠開展對這些陌生星系的觀測和研究，以便更深入地了解它們。
第四，觀測遙遠(yuǎn)星系，揭示早期宇宙圖景。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡曾經(jīng)拍攝到130億光年之遙的宇宙深空，那里密密麻麻分布著很多星系。遠(yuǎn)在130億光年之遙的光需要130億年的時間才能到達(dá)我們這里，所以我們看到的應(yīng)該是130億年以前宇宙的圖景。“哈勃”的觀測集中在可見光和紫外波段，“斯皮策”的觀測集中在紅外波段，兩者的結(jié)合將得到更加完美的觀測成果。
此外，斯皮策能利用一種叫做光譜學(xué)的技術(shù)對星際塵埃的化學(xué)成分進(jìn)行分析，以了解形成行星和恒星的成分。
在設(shè)計(jì)之初，斯皮策計(jì)劃運(yùn)行時間為兩年半；而實(shí)際的情況是，在仍能正常冷卻自己的情況下斯皮策完成了五年半的太空觀測，而后在部分儀器于較高溫度運(yùn)行的情況下，它又持續(xù)工作了十年半的時間。
飛碟君按：在2003年至2009年執(zhí)行的“冷”或低溫任務(wù)中，斯皮策望遠(yuǎn)鏡觀測到了3至160微米的紅外波長。在隨后的“溫暖”任務(wù)(2009年至2020年)中，斯皮策望遠(yuǎn)鏡觀測到了3.6和4.5微米，是史上最靈敏的紅外望遠(yuǎn)鏡。
藝術(shù)描繪：觀測紅外光下銀河系的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡。
圖片來源：NASA / JPL-Caltech
2020年1月30日星期四，工程師將執(zhí)行斯皮策航天器的“退役儀式”，結(jié)束這一偉大而令人驚嘆的任務(wù)。
飛碟君按：經(jīng)過16多年的非凡探索，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的任務(wù)于2020年1月30日結(jié)束。它在太空服役的一生已經(jīng)做出了許多超出設(shè)計(jì)者想象的發(fā)現(xiàn)。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)通信項(xiàng)目的副科學(xué)家Amber Straughn說：“在太空中擁有一個巨大的望遠(yuǎn)鏡是很難的，但是擁有一個寒冷的巨大望遠(yuǎn)鏡要難得多。”“斯皮策幫助我們學(xué)習(xí)如何更好地在太空中操作一臺非常冷的望遠(yuǎn)鏡。”
當(dāng)然，斯皮策望遠(yuǎn)鏡的遺產(chǎn)不僅僅是科研成果，它還提供了關(guān)于我們周圍宇宙的大量令人驚嘆的圖像。這些圖像目前還只是浩瀚的數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過處理才能轉(zhuǎn)換為人眼可以看到的顏色。
斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡任務(wù)由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室為NASA位于華盛頓的科學(xué)任務(wù)理事會（Science Mission Directorate）負(fù)責(zé)管理；相關(guān)的科學(xué)操作則在加利福尼亞州帕薩迪納市的加州理工學(xué)院（California Institute of Technology，Caltech）的斯皮策科學(xué)中心（Spitzer Science Center）進(jìn)行；空間操作由總部設(shè)在科羅拉多州利特爾頓的洛克希德·馬丁太空公司（Lockheed Martin Space）負(fù)責(zé)。收集的數(shù)據(jù)存儲于加州理工紅外光影像處理及分析中心（Infrared Processing and Analysis Center，IPAC）的紅外科學(xué)檔案（Infrared Science Archive，IRSA）中，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室由加州理工為NASA管理。
“還有更多的東西等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，
未來幾十年，
我們將從斯皮策望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)中
了解到很多東西。”
——NASA天文學(xué)家Luisa Rebull
