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据美国《太空》杂志报道 , 人类用于探测宇宙的望远镜 , 按其部署位置可以分为太空望远镜(由卫星搭载在太空轨道上运行)和地面大型望远镜 。 两者都发挥着非常重要的作用 。
对于太空中的科研设备来说 , 最大的考验莫过于极端温度 。 据美国航空航天局(NASA)专家介绍 , 太空望远镜在轨道上运行时 , 有时要经受零下243摄氏度的极低温度的考验 。 美国的哈勃望远镜虽然性能出色 , 但其因低温导致的故障令科学家头疼 , NASA不得不耗费巨资进行维修 。
为了让太空望远镜能在如此“冷酷”的条件下安然无恙地完成任务 , 科学家选用金属铍作为镜面主要材料 。 铍是地球上极轻的金属之一 , 且具有无与伦比的抗热胀冷缩性能 , 因此它能在很大的温度变化范围内保持稳定性 。
太阳和地球散发出的热量对于太空望远镜来说也是严峻的挑战 , 即使微小的热量也可能使望远镜的电波探测受到干扰 。 因此 , 遮阳板是太空望远镜至关重要的组件 。 科研人员为新式太空望远镜制造的遮阳板多达5层 , 由高性能绝缘材料制成 。
新式太空望远镜的“撒手锏”是科研人员为它开发的新装备——灵敏度极高的红外线探测器 。 它对电波非常敏感 , 能探测太空中极为微弱的红外线 。 另外 , 它的分辨率比以往的太空望远镜高 。 其探测器把光子转换成电子后 , 可生成高分辨率电子图像 , 传送给地面控制中心 。 科学家可以利用大型电子计算机远程控制太空望远镜 , 盯住想要观测的星体 。 在电脑指令的控制下 , 太空望远镜能同时观测多达上百个星系 。
理论上说 , 卫星上的太空望远镜能找到上百亿个天体 。 在目前各国运行的太空望远镜中 , 基础型号能够同时观测1000个天体 , 而先进型号能够同时观测多达4000个天体 。 这些太空望远镜可以帮助科研人员探索更多的星系和星体 。
射电望远镜的工作原理是把辐射在反射镜上的电波精确汇集到一点 。 望远镜的反射镜越大 , 收集到的电波就越多 。 因此 , 射电望远镜的口径直接关系到其探测能力 。 试想 , 在雨天把一个大漏斗和一个小漏斗同时放在室外 , 哪个能收集到更多的雨水呢?
太空望远镜由卫星搭载 , 在太空轨道上运行 , 其体积和质量都受到限制 , 自然难以配备大口径反射镜 。 因此 , 大型射电望远镜只能部署在地面上 。
以中国FAST为例 , 其优势是太空望远镜无法相比的:首先是其接收面积大 , 数千块反射板组成的镜面 , 面积相当于30个足球场;其次是它采用高度智能化设计 , 由AI系统进行控制 , 可实现高精度定位观测 。
据美国《华盛顿邮报》报道 , 一些国家计划在南极制高点——冰穹A地区部署天文望远镜 , 利用得天独厚的环境条件进行太空观测 。
南极冰穹A地区堪称全球最佳天文观测点 。 第一 , 那里的可观测时间长 。 其每年有135天是黑夜 , 且晴空时间多达90%以上 , 不仅可实现连续观测 , 还有利于观测到系外行星 。 第二 , 那里的大气环境可与太空媲美 。 冰穹A地区上空大气稀薄 , 晴冷、干燥、尘埃少 , 可使望远镜发挥出最大的效力 。 第三 , 那里的大气几乎不流动 , 风速小 , 平均风速低于2米/秒 , 从来没有4米/秒以上的风 , 最适合用望远镜进行观测 。 第四 , 那里虽然是南极海拔较高的地区 , 但属于高原 , 而非山地 , 其地势平坦 , 高低起伏两三米 , 适合部署大型望远镜 。 第五 , 那里是全球天空视角最大的地点 , 可以极大地提高观测效率 。
据美国《太空》杂志报道 , 各国在南极冰穹A地区联合设置天文观测站 , 是一个可行的计划 。 人类目前开发的太空探测器 , 虽然能够直接接触一些星体 , 例如月球和火星 , 取得重要的探测成果 , 但这类探测器成本高昂 , 操控难度极大 。 在很长一段时间内 , 人类还要依靠望远镜来探测广阔的宇宙 。 它们是探索遥远的星体和地外文明的基础设备 。
【从太空望远镜到地面的“天眼”】
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