衛星知識

科學衛星

如果把望遠鏡和實驗室搬到大氣層外,會看見什麼?科學衛星在那裡觀察地面看不清的宇宙,也做地球上難以完成的實驗。

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科學衛星

如果你能把望遠鏡搬到大氣層之上,宇宙會變成什麼樣?科學衛星就在做這件事。它們把望遠鏡、粒子探測器和實驗裝置送上太空,研究宇宙的起源、物質組成和基本物理規律。

哈勃空間望遠鏡(NASA 官方照片)
哈勃空間望遠鏡(NASA 官方照片)

為什麼要把望遠鏡送上太空

地球大氣層既是保護傘,也像天文學家眼前的一層“流動玻璃”:氣流會讓星光抖動,雲和水汽會遮擋視線。大氣還會吸收大部分 紫外線、X 射線和伽馬射線。

這對地面生命是好事,卻讓我們無法在地面直接觀測這些波段。把儀器送上太空,就像把眼睛伸到“窗外”,能看見宇宙的另一幅面孔。

哈勃與高能天文臺

1990 年 4 月升空的哈勃空間望遠鏡是最著名的太空望遠鏡之一,主鏡直徑 2.4 米。它對遙遠星系、超新星等目標的觀測,幫助科學家把宇宙年齡收緊到約 138 億年,並提供了理解宇宙加速膨脹的重要證據。

但宇宙不只有可見光。錢德拉 X 射線天文臺觀測黑洞和中子星周圍的高溫環境,費米伽馬射線空間望遠鏡則追蹤伽馬射線暴等劇烈現象。不同望遠映象用不同“顏色”觀察宇宙,拼起來才更完整。

1999 年由太空梭送入太空的錢德拉 X 射線天文臺,靜臥在哥倫比亞號貨艙內(NASA)
1999 年由太空梭送入太空的錢德拉 X 射線天文臺,靜臥在哥倫比亞號貨艙內(NASA)

費米伽馬射線空間望遠鏡(藝術家想像圖),巡天捕捉宇宙中最劇烈的爆發(NASA)
費米伽馬射線空間望遠鏡(藝術家想像圖),巡天捕捉宇宙中最劇烈的爆發(NASA)

中國的"悟空"與"墨子"

2015 年 12 月發射的“悟空”號暗物質粒子探測衛星,主要通過測量高能宇宙射線來尋找暗物質的線索。暗物質無法直接看見,科學家只能像偵探一樣,從粒子能量分佈中尋找異常。

2016 年 8 月發射的“墨子號”是世界首顆量子科學實驗衛星,完成了衛星與地面之間的量子金鑰分發和遠距離量子糾纏分發實驗。

太空望遠鏡拍到的顏色都是真的嗎

不一定。有些是接近人眼所見的可見光顏色,有些則把紅外線、X 射線等人眼看不見的訊號對映成顏色。這種處理不是“造假”,而是幫助我們看懂溫度、元素或能量的分佈。

  • 哈勃曾"近視":升空後才發現主鏡磨製有微小誤差,1993 年航天員乘太空梭上天為它裝上了"矯正眼鏡"。
  • 名字都有來歷:"悟空"取自《西遊記》,寓意火眼金睛尋找暗物質;"墨子"紀念兩千多年前就研究光學的先哲。

參考資料