卫星知识

科学卫星

如果把望远镜和实验室搬到大气层外,会看见什么?科学卫星在那里观察地面看不清的宇宙,也做地球上难以完成的实验。

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科学卫星

如果你能把望远镜搬到大气层之上,宇宙会变成什么样?科学卫星就在做这件事。它们把望远镜、粒子探测器和实验设备送上太空,研究宇宙的起源、物质组成和基本物理规律。

哈勃空间望远镜(NASA 官方照片)
哈勃空间望远镜(NASA 官方照片)

为什么要把望远镜送上太空

地球大气层既是保护伞,也像天文学家眼前的一层“流动玻璃”:气流会让星光抖动,云和水汽会遮挡视线。大气还会吸收大部分 紫外线、X 射线和伽马射线。

这对地面生命是好事,却让我们无法在地面直接观测这些波段。把仪器送上太空,就像把眼睛伸到“窗外”,能看见宇宙的另一幅面孔。

哈勃与高能天文台

1990 年 4 月升空的哈勃空间望远镜是最著名的太空望远镜之一,主镜直径 2.4 米。它对遥远星系、超新星等目标的观测,帮助科学家把宇宙年龄收紧到约 138 亿年,并提供了理解宇宙加速膨胀的重要证据。

但宇宙不只有可见光。钱德拉 X 射线天文台观测黑洞和中子星周围的高温环境,费米伽马射线空间望远镜则追踪伽马射线暴等剧烈现象。不同望远镜像用不同“颜色”观察宇宙,拼起来才更完整。

1999 年由航天飞机送入太空的钱德拉 X 射线天文台,静卧在哥伦比亚号货舱内(NASA)
1999 年由航天飞机送入太空的钱德拉 X 射线天文台,静卧在哥伦比亚号货舱内(NASA)

费米伽马射线空间望远镜(艺术家想象图),巡天捕捉宇宙中最剧烈的爆发(NASA)
费米伽马射线空间望远镜(艺术家想象图),巡天捕捉宇宙中最剧烈的爆发(NASA)

中国的"悟空"与"墨子"

2015 年 12 月发射的“悟空”号暗物质粒子探测卫星,主要通过测量高能宇宙射线来寻找暗物质的线索。暗物质无法直接看见,科学家只能像侦探一样,从粒子能量分布中寻找异常。

2016 年 8 月发射的“墨子号”是世界首颗量子科学实验卫星,完成了卫星与地面之间的量子密钥分发和远距离量子纠缠分发实验。

太空望远镜拍到的颜色都是真的吗

不一定。有些是接近人眼所见的可见光颜色,有些则把红外线、X 射线等人眼看不见的信号映射成颜色。这种处理不是“造假”,而是帮助我们看懂温度、元素或能量的分布。

  • 哈勃曾"近视":升空后才发现主镜磨制有微小误差,1993 年航天员乘航天飞机上天为它装上了"矫正眼镜"。
  • 名字都有来历:"悟空"取自《西游记》,寓意火眼金睛寻找暗物质;"墨子"纪念两千多年前就研究光学的先哲。

参考资料