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宇宙探测器——天文卫星
    日期:2009年02月09日    字体:【】【】【
  人类很早就对神秘的宇宙空间产生了浓厚的兴趣,并一直在研究它和探测它。
  传统的天文观测都是在地面上由天文台利用各种仪器进行观测。由于天体发出的绝大部分电磁辐射被地球的大气遮挡了,只有一小部分能够到达地面,所以在地面用光学天文望远镜或者射电天文望远镜所能观测的宇宙只是很小、很不完整的一部分,不能完整地了解宇宙的真面貌。
  人造地球卫星问世使天文观测发生了革命性飞跃,因为它是在几百至几千千米高度的地球大气层外飞行,在那里没有大气的遮挡,可在全波段范围内对宇宙空间进行观测。天文卫星的出现,促进了一门新兴的学科一一空间天文学的形成,它为人类进一步探测和了解宇宙空间创造了有利的手段。
  天文卫星上装有各种不同的探测仪器,与其他卫星相比,它有自己的特点。
  指向精度高。由于天文卫星要在茫茫的宇宙空间中找到要观测的天体目标,而且观测仪器设备必须始终指向这个天体,因此这就要求天文卫星有极为精确的指向精度和姿态控制精度,所以,天文卫星一般用太阳或者恒星作为指向的基准。
  结构要求高。由于指向精度要求很高,因此对卫星结构的要求也很严格,必须保证卫星结构有很高的装配精度和良好的稳定性,尤其在受热的情况下变形要极小,这样才能保证指向精度。
  观测仪器复杂。天文卫星上装有高精度的观测仪器设备,如红外、紫外、X射线和可见光天文望远镜。它们不但结构复杂,制作困难,而且有的还需要在超低温的状态下才能可靠工作,要采取复杂的制冷措施。另外,天文卫星的观测数据量特别大,需要用卫星上的计算机进行数据处理和操作控制。
  现已研制出各种天文卫星。按照观测的目标不同可以分为两大类:以观测太阳为主的太阳观测卫星和以探测太阳系以外的天体为主的非太阳探测天文卫星。世界上第一个天文卫星是美国1960年发射的“太阳辐射监测卫星”,它主要探测太阳的紫外辐射和X射线。美国从1962年开始发射的专门观测太阳的“轨道太阳观测台”,它也属于太阳观测卫星。欧洲近年发射的“太阳和日球层观测台”(SOHO,简称“太阳观测卫星”),在观测太阳方面取得了大量新成果。
  已发射的非太阳探测天文卫星也不少,例如,目前在轨飞行的“哈勃”空间望远镜、“钱德拉”X射线望远镜等都是。它们的主要任务是探测宇宙间的紫外线、X射线、γ射线的发射源,测定它们的方向、强度、辐射谱特性等,并且探测恒星、星云、星际物质、银河系以及银河系以外的天体。
  如果以天文卫星装载的科学仪器的主要观测波段来分类,天文卫星又可以分为红外天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星、γ射线天文卫星等。它们都有专门的用途,探测不同的射线特性。如美国1968年和1972年发射的“轨道天文台”是最早专门用于紫外线观测的天文卫星;1970年发射的“小型天文卫星”则是专门探测X射线的天文卫星。从90年代起,美国开始实施“大观测计划”,即发射4个大型天文卫星,它们可以进行全波段观测。目前,已发射了其中的3颗卫星,即“哈勃”空间望远镜、“康普顿”γ射线观测台、“钱德拉”X射线空间望远镜,红外空间望远镜也即将发射。它们是当代最先进的天文卫星,已经取得了巨大的成就。例如,通过“哈勃”空间望远镜,大大地增进了人类对宇宙大小和年龄的了解;证明某些宇宙星系中央存在超高质量的黑洞;探测到宇宙诞生早期的“原始星系”,使天文学家有可能跟踪宇宙发展的历史;清楚地展现了银河系中类星体这种最明亮的天体存在的环境;发现木卫二、木卫三的大气层中存在氧气;拍摄到第一幅太阳系外的行星图像。“康普顿”γ射线观测台把宇宙射线的观察范围扩大了300倍,它曾观测了银河系中喷射出来的反物质粒子云,在天文界引起轰动。“钱德拉”X射线空间望远镜发现宇宙中有大约7000个X射线源。
    目前世界上已经发射了许多各种用途的天文卫星。随着天文探测的不断发展,更加先进的天文卫星会越来越多。
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