图解空间望远镜发展史

文/ 叶楠

紫外空间望远镜（下）

Astron紫外空间望远镜

20世纪70年代是人类太空探索的第一个高峰期，进入80年代，各国对太空探索的热情开始降温，Astron是80年代发射的唯一一个紫外空间望远镜。

1983年3月23日，苏联质子号运载火箭将Astron送入太空，其携带的主要设备是一架口径80厘米、长5米多的紫外望远镜。它的轨道远地点达到185000公里，接近地月距离的一半，近地点也有2000公里，倾角48度，周期长达近100个小时。作为当时世界上最大的紫外望远镜，Astron在太空中运行了6年时间，其间对哈雷彗星的回归和超新星SN1987A进行了观测。

天星1号与天星2号

“天星1号”与“天星2号”是两次航天飞机太空探测任务。“天星1号”携带了1台宽带X射线望远镜和3台紫外望远镜，被置于哥伦比亚号航天飞机上，于1990年12月2日发射，任务编号STS-35，任务时长8天23小时。

“天星2号”在“天星1号”的基础上进行了改进，搭载了紫外成像望远镜和光谱仪，于1995年3月2日搭乘奋进号航天飞机升空，任务编号STS-67，任务时长16天15小时。图为航天员在奋进号航天飞机上拍摄到的“天星2号”。

极紫外探测器

由加州大学伯克利分校的空间科学实验室设计制造的极紫外探测器（EUVE），是第一个专门针对紫外线中最短波长部分进行探测的空间望远镜，它的工作波长为7～76纳米。EUVE于1992年6月7日从卡纳维拉尔角发射升空，轨道高度约520公里、倾角28.4度、周期94.8分钟。EUVE一直工作到2001年1月，9年间它完成了极紫外巡天工作，观测目标超过800个，主要成果包括对星际介质、银河系外极紫外源、X射线瞬变源、白矮星变星等的观测研究。

远紫外分光探测器

远紫外分光探测器（FUSE）的工作波段比EUVE要长一些，为90.5～119.5纳米，而且是以光谱为主要观测手段的空间望远镜。FUSE发射于1999年6月24日，轨道高度约750公里、倾角25度。FUSE主要由约翰·霍普金斯大学开发及操作，这是历史上首次完全由大学主导的一项空间科学任务。2007年由于卫星指向系统故障，FUSE不得不退役。

随着时间的推移及恒星的形成，大爆炸初期的氘/氢比例会逐渐降低，而FUSE的最主要工作就是去探测现在氘的比重。此外，8年间FUSE还对近3000个天体进行了6000多次观测，观测目标从彗星到大行星，从附近星系到遥远的活动星系核。图为NGC346星团附近天区的伪彩色照片，蓝色是X射线明亮区域边界，绿色是FUSE远紫外波段发现的新生恒星位置。

星际热等离子体光谱卫星

星际热等离子体光谱卫星（CHIPS）是美国宇航局UNEX项目的第一个任务。UNEX即大学级别的探索计划，旨在用较低成本大幅增加轨道科学任务的数量和范围，美国宇航局为每项UNEX项目提供至少1000万美元的启动资金，每年资助项目不超过10个，1000万美元并不是一个小数目，但与之前其主导的空间项目相比，可以说是九牛一毛。

加州大学伯克利分校的马克·赫维茨教授领导了CHIPS任务。CHIPS于 2003年1月23日从范登堡空军基地发射升空，发射质量只有64千克。它的主要工作是在9～26纳米的极紫外波段进行全天光谱分析，研究恒星间低密度气体的极紫外辐射。2008年美国陷入次贷危机，由于预算削减，CHIPS不得不停止运行。

星系演化探测器

星系演化探测器（GALEX）是美国宇航局的一项紫外空间望远镜任务。2003年4月28日，GALEX由飞马座火箭送入高度约700公里的圆形轨道，倾角为29度，周期98.5分钟。GALEX配备的紫外望远镜口径为50厘米，焦比f/6，观测视场1.2度，相当于两个满月角直径，观测波长135～280纳米。GALEX的主要任务是对数十万个星系进行观测，确定每个星系的距离及其内部恒星形成的速率。同时还参与了与“斯皮策”“钱德拉”“哈勃”的多波段联合观测。美国宇航局为GALEX花费了1.5亿美元，于2012年将控制权转移给了加州理工大学，一年后GALEX正式退役。

科学技术卫星1号

科学技术卫星1号（STSat-1）曾用名“韩国科学技术高级研究员卫星4号”，这是韩国航空航天研究所资助研发的一颗紫外空间望远镜。STSat-1质量只有106千克，于2003年9月27日由俄罗斯的Kosmos-3M运载火箭送入太空。STSat-1运行在高度686公里、倾角98.2度、周期98.5分钟的太阳同步轨道，主要观测目标是在远紫外波段对弥漫的热星际介质进行光谱研究。

过渡区成像摄谱仪

过渡区成像摄谱仪（IRIS）是美国宇航局的一颗太阳观测卫星，它被归于成本小于1.2亿美元的“小型探索者”序列，质量只有183千克，算上太阳能电池板长度也只有3.7米。2013年6月28日，IRIS由飞马座火箭送入太空，进入太阳同步轨道。左图为挂载执行此次任务的飞马座火箭的L-1011运输机。

IRIS只携带了一台配备了成像光谱仪的紫外望远镜，口径只有20厘米。IRIS与太阳动力学观测台合作，主要对太阳表面活动区进行观测，但每次观测只能看到太阳表面的大约百分之一。它拥有极高的分辨率，可以拍摄太阳表面240公里的细节图像。右图是2015年4月28日IRIS拍摄的日珥照片。

火崎号

“火崎号”的原名是“行星大气相互作用光谱天文台”，是日本宇宙航空研究开发机构研发的小型科学卫星项目中的第一个任务。“火崎号”重348千克，于2013年9月14日从鹿儿岛空间中心由艾普西龙火箭发射升空。“火崎号”的轨道高度958×1162公里、倾角30度、周期106分钟，携带的设备是一台20厘米口径的紫外光谱望远镜，主要观测目标是火星和金星的大气层、木星磁场以及太阳风与行星大气和磁场的相互作用。

金星光谱火箭试验

金星光谱火箭试验（VeSpR）是美国宇航局的一枚亚轨道火箭望远镜，由两级火箭系统构成，第一级改造自小猎犬地对空导弹，第二级是一枚黑雁Mk1探空火箭。2013年11月27日，VeSpR从白沙导弹试验场发射升空，最高到达300公里高空，之后开始下降，依靠降落伞返回地面。VeSpR采用一种特殊的卡塞格林结构，口径35厘米，并配备了与哈勃空间望远镜一样的摄谱仪，其主要目标是对金星大气进行紫外光谱探测，以提供金星大气中水的信息。

月基紫外望远镜

月基紫外望远镜（LUT）是由中国科学院国家天文台和西安光学精密机械所联合研制的一台RC式紫外望远镜，安装在2013年12月2日发射的嫦娥三号探测器的着陆器顶部，口径15厘米，观测波段245～340纳米。月球稀薄的逃逸层以及缓慢的自转能够为天文观测带来巨大的优势。LUT可以对星系、活动星系核、双星、新星、类星体、耀变星等进行长时间的连续观测。图中箭头所指是月基紫外望远镜的安装位置。

天文号卫星

天文号卫星是印度的一颗多波段天文观测卫星。2015年9月28日，“天文号”搭乘PSLV-XL运载火箭从印度南部斯里赫里戈达岛萨迪什·达万航天中心第一发射场升空。“天文号”的发射质量1513千克，轨道高度650公里、倾角6度、周期97.6分钟，它配备的科学仪器可对可见光、近紫外、远紫外、软X射线和硬X射线波段进行观测。经过半年多的调试，2016年4月开始正常运行。截至2018年底，“天文号”对近800个源进行了观测，支持论文发表数量近100篇。