比哈勃太空望远镜还厉害的赫歇尔太空望远镜,为什么只运行了四年?

艾伯史密斯


上海科技报科普问答主持人:主任记者 吴苡婷


这里我们要来说说哈勃望远镜和赫歇尔太空望远镜之间的区别。


哈勃望远镜本质上还是传统的光学望远镜,但是它集中了人类在光学领域几百年的科研成果,还带上很多传感器。哈勃太空望远镜被安装在地球以外的太空,目的是为了看得更加明白点,因为地球上天气变化多端,还有浓密的云层阻挡,影响了望远镜的视线。


赫歇尔太空望远镜是一种红外望远镜,它也是人类迄今为止发射过的最大的一个红外望远镜。它于2009年发射,2013年退役。为什么要发射一个红外太空望远镜呢?我们常人感觉宇宙是很炽热的存在,其实除了一些大恒星周围气温异常高以外,大部分的宇宙是非常寒冷的,就像我们太阳系,除了离太阳系比较近的几颗行星温度还是挺高的,其他海王星、天王星、柯伊伯带、奥尔特云等地方极其寒冷,有些地方甚至接近绝对零度。但是利用哈勃望远镜,宇宙中大部分的寒冷地区很难被发现。但是这些星球都会发射红外线,如果依靠红外线望远镜,我们就能发现宇宙中更多的秘密。这也是我们发射赫歇尔红外太空望远镜的根本原因,它可以看到哈勃望远镜看不到的宇宙世界,这是一种互补关系。



但是红外望远镜需要在非常低的温度下运行,需要接近绝对零度,也就是在零下273.15摄氏度,才能正常工作,所以这个望远镜在发射太空的过程中,携带了2000升液体氦,这是一种超强的制冷剂。这些冷却剂只能供应赫歇尔红外太空望远镜运行4年。


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比哈勃太空望远镜还厉害的赫歇尔太空望远镜,为什么只运行了四年?


恩,很多人都喜欢作对比,就像这个题目中说“赫歇尔比哈勃厉害”,之前还有“贵州天眼比哈勃还厉害”等等类似的问题。其实就像之前回答时说到的,哈勃望远镜是光学望远镜,而贵州天眼射电望远镜是射电望远镜,两者的观测波段、预定的科学目标都不相同一样,两者没有什么可比性。同样,赫歇尔望远镜虽然和哈勃望远镜同属空间望远镜,但赫歇尔望远镜的工作波段在红外线和亚毫米波段(这两个波段的电磁波要比光学波长更长、能量更低),赫歇尔望远镜的主要科学目标是通过红外线和亚毫米波观测

研究(1) 宇宙早期星系的形成和演化,(2)恒星形成和星际介质,和(3)彗星、行星和卫星的大气层。这些都和大家所熟知的哈勃望远镜完全不同,所以类似的这些谁更厉害的对比完全没有意义


20世纪80年代欧洲空间局为了在美苏太空争霸中展现自己的位置,制定了名为“ 地平线 2000 (Horizon 2000) ”的20年长期科学探测计划,目的是利用太空的观测环境,回答关于宇宙和地球附近空间的重大问题。此项目含有四个旗帜性的项目,从距离地球由近到远分别是:观测太阳和日地环境的SOHO/CLUSTER计划,

彗星观测采样项目Rosetta,X射线天文观测计划(著名的XMM- Newton)和 红外线及亚毫米波段微波观测计划(赫歇尔望远镜项目)。应该说,欧空局开展的这四个项目都是极其成功的。


赫歇尔望远镜口径3.5米(比哈勃大)设计在轨运行寿命3.5 ~ 4.5 年。因此说,赫歇尔望远镜在轨运行4年时完全达到了设计要求。赫歇尔望远镜由于需要探测天体暗弱的红外辐射,因此观测仪器都需要降温在低温下运行。特别是所有焦面器件都要制冷到接近绝对零度的0.3K ~ 1.7K。因此赫歇尔望远镜上的一个特殊装备就是一个容纳2160升超流液氦的杜瓦瓶,通过蒸发和回收式弘吸制冷器为各种设备提供了不同等级的低温环境。实际上,

赫歇尔望远镜的在轨运行时间和液氦制冷维持时间(液氮的量)有很大关系。哪有人就问了“液氮用完了为什么不去加点?”,要知道为了克服地球的热辐射对红外观测的干扰,赫歇尔望远镜在围绕地-日系统的第二拉格郎日点L2的轨道上运行,距离地球150万公里。如此遥远,已经属于深空范畴,是任何载人航天器目前都无法达到的距离。


(赫歇尔空间天文台结构)

(赫歇尔环绕L2点的轨道)


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