天文觀測工具和手段

10宇宙間天體的相關(guān)位置和運(yùn)行都有確定的規(guī)律紹了獲得宇宙信息的渠道、人類探究宇宙的根本方法和工具,以及現(xiàn)代天文觀測爭論的進(jìn)展和構(gòu)建虛擬天文臺(tái)。§5.1獲得宇宙信息的渠道一、來自宇宙的信息電磁波化學(xué)性質(zhì)、構(gòu)造和演化規(guī)律。目前，絕大局部是通過生疏天體的電磁輻射獵取的。那么，什么是電磁輻射呢?自古以來，人類都是靠觀測遙遠(yuǎn)的天體放射來的光輝去爭論它們，直到20世紀(jì)中期以前我們知道，這兩種學(xué)說見解都是反映了真理的一個(gè)方面，光具“波粒二重性“。19601980年月到普遍成認(rèn)。可見光、紅外光、紫外光都是電磁波，只是波長不同而已〔圖5-1。108cm～10-12cm。我們眼睛所能感覺0.4μm～0.8μm(1μm=10-4cm；假設(shè)用埃表示，則為4000?！?000(1埃=18cm。其它不行見電磁波為紫100?！?000埃，X0.01?！?00埃，γ射線<0.017000?！?mm，無線電短波1m～30>30?氣為它們開的窗口，稱為大氣窗口。主要有以下幾個(gè)大氣窗口：①光學(xué)窗口，能透過可見光；②紅外窗口，紅外輻射主要由水分子所吸取，只有很少局部能在地面觀測；③射電窗口，在射電波段有一個(gè)較寬的窗口。假設(shè)要觀測天體的全波段輻射，必需擺脫地減〔圖5-。射很小的波段，這些波段對(duì)遙感格外有利。宇宙線質(zhì)子，αX射線、γ射線等高能光子。通過對(duì)宇子外，必需用各種粒子探測器到大氣外層進(jìn)展。中微子3中微子，μ子中微子和τ子中微子。從恒星內(nèi)部產(chǎn)生的中微子，可以不受阻礙地跑出來。因此，對(duì)中微子的觀測，可以直接獵取恒星內(nèi)部的信息，但由于中微子的碰撞截面微小2070～80戴維斯和日本小柴昌俊分別利用各自方法，嘗摸索測來自太陽的中微子，結(jié)果，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論預(yù)期的不符合的是：2023年賽德伯勒中微子天文臺(tái)SNO合作組科學(xué)家成功地觀測到來自太陽的μ子中微子和τ的戴維斯和小柴。引力子力波，但至今尚未得到公認(rèn)確實(shí)定結(jié)果。不過，進(jìn)入21世紀(jì)，興盛國家對(duì)引力波的探測又燃起的興趣。還有從引力透鏡現(xiàn)象中，我們也可以得到宇宙天體的一些信息。其它來自宇宙信息除上述幾方面外，還有隕石、宇航取樣等。行光線偏折，并會(huì)聚到焦點(diǎn)上〔原理稍后有介紹。在宇宙空間中某些質(zhì)量特別大的天體，它們也會(huì)起到像玻璃透鏡一樣使光線偏折的作用大質(zhì)量的天體，三者要成一線，大質(zhì)量的天體擋住了遙遠(yuǎn)的天體，我們雖看不到遙遠(yuǎn)天體，24環(huán)狀的虛像，這就是引力透鏡現(xiàn)象。目前，人類至少已經(jīng)觀測到100個(gè)引力透鏡實(shí)例。二、觀測工具和手段的進(jìn)展史上天文學(xué)家始終致力手段的改進(jìn)和觀測儀器的研制辨本領(lǐng)有限。即使較近的月亮和行星，也不能看清它們的外表細(xì)節(jié)。1609年伽利略制成第一架天文望遠(yuǎn)鏡(5.3)，這是近代天文儀器的開端。用望遠(yuǎn)鏡觀測天體是天文觀測手段的第一次大變革。伽利略憑借他手制的口徑僅有4.4cm的簡潔望遠(yuǎn)成長。世紀(jì)中葉，在望遠(yuǎn)鏡的根底上，又把分光術(shù)、測光術(shù)和照相術(shù)用于天文學(xué)爭論，這是天文觀測手段的其次次大變革所未聞的覺察，從而促使天體物理學(xué)誕生和覺察。50年月人造地球衛(wèi)星上天，不僅開創(chuàng)了人類飛出地球的紀(jì)元，而且還為天文“坐井觀天“的被動(dòng)局面。人類探測宇宙的根本方法和工具主要從光學(xué)觀測、射電觀測和空間觀測三個(gè)方面進(jìn)展?！?.2天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡像在望遠(yuǎn)鏡里；同時(shí)，放大它們的角直徑，提高區(qū)分本領(lǐng)，對(duì)觀測目標(biāo)的細(xì)節(jié)看得更清楚。所以望遠(yuǎn)鏡有成像和作為光子〔輻射〕收集器的功能。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡分為三類：折射望遠(yuǎn)鏡、反射望遠(yuǎn)鏡和折反射望遠(yuǎn)鏡。一、折射望遠(yuǎn)鏡色差，嚴(yán)峻影響成像質(zhì)量(圖5.4)。為了抑制這一缺點(diǎn)，人們覺察近軸光線幾乎沒有球差和色差，于是盡量制造長焦距透鏡，促使望遠(yuǎn)鏡向長鏡身進(jìn)展。1722年希拉德雷測定金星直65m，用起來格外不便，跟蹤天體時(shí)甚至需很多人推動(dòng)。為解決上述缺點(diǎn)，后來人們用不同玻璃制成的一塊凸透鏡和一塊凹透鏡組成復(fù)合物鏡?！搽p透鏡組或三合透5.5〕這樣，可使望遠(yuǎn)鏡口徑增大，鏡身縮短。1897年安裝在美國葉凱士天1.02m19.4m230kg，至今仍是世界上最大的折射望遠(yuǎn)鏡〔5.6。的質(zhì)量要求極高，制作困難。鏡身太大，支撐構(gòu)造的剛性難保，大氣抖動(dòng)影響明顯，其觀測可以在望遠(yuǎn)鏡鏡面背后加上一套微調(diào)裝置，依據(jù)大氣的抖動(dòng)狀況，隨時(shí)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的鏡面，二、反射望遠(yuǎn)鏡有色差，又消弱了球差。學(xué)望遠(yuǎn)鏡都是反射望遠(yuǎn)鏡。5.7。反射望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。20世紀(jì)中期以后，很多著名天文臺(tái)都安裝有大口徑的反射望遠(yuǎn)鏡。19485.08m的反射望遠(yuǎn)鏡，安裝在帕洛瑪山天文臺(tái)，19766m1989年安裝在北京天文臺(tái)興隆觀測站的2.16m反射望遠(yuǎn)鏡，這是我國自己研制生產(chǎn)的。三、折反射望遠(yuǎn)鏡折反射望遠(yuǎn)鏡的物鏡用透鏡和反射鏡組裝而成托夫型〔如圖5.8和圖5.。前者于1931年由德國光學(xué)家施密特所制造，它在球面反射鏡前，加一個(gè)非球面改正透鏡，以消退球差。后者是1940年蘇聯(lián)光學(xué)家馬克蘇托夫制造，它2.03m1.34m。數(shù)百噸，在觀測跟蹤中難以保持極高的準(zhǔn)確度。為解決上述問題，2090年月以后，用多鏡面拼合的反射鏡來收集星光。前不久美國建成的兩臺(tái)10米鏡的凱克Ⅰ和凱克Ⅱ，各由36面六角形鏡面〔1.810厘米〕拼合而成。其性能提高，而重量減小，用計(jì)算機(jī)調(diào)整其支撐構(gòu)造的壓力，該鏡安裝在夏威夷的莫納克亞天文臺(tái)，在1994年彗星撞木星時(shí)，曾拍下了世界上最好的照片。凱克Ⅰ和凱克Ⅱ可以通過光學(xué)干預(yù)的原理，聯(lián)合起來變成一臺(tái)超大型的望遠(yuǎn)鏡。關(guān)于多面鏡組合望遠(yuǎn)鏡光路如圖5.10。它們同時(shí)對(duì)準(zhǔn)同一目標(biāo)，在共同的焦點(diǎn)聚攏成像，使合成口徑大大加大。2023年建成的歐洲南方天文臺(tái)NTT望遠(yuǎn)48m16m。我國正在研制的大天區(qū)面積多目標(biāo)〔:LAMOST1997年已開工。估量將在近期完成工程建設(shè)并用于觀測。這是一架大口徑〔4m〕兼?zhèn)浯笠晥?°、具有4000人矚目的世界一流的望遠(yuǎn)鏡，見圖5.11。2023年我國最大的天文實(shí)測爭論基地已在云南麗江開工，這個(gè)天文觀測臺(tái)〔高美古〕將2米級(jí)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，估量也在近期建成。§5.2-2天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡四、光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的幾個(gè)重要參數(shù)物鏡的口徑〔D〕望遠(yuǎn)鏡的物鏡口徑是指有效口徑，即沒有被鏡框遮擋的物鏡局部的直徑，用D表示。6mm，假設(shè)用6m望遠(yuǎn)鏡觀測，增加的光流比人眼增大了106倍[〔6000mm/6mm〕2=106]。但在光害特別嚴(yán)峻的市區(qū)，大口徑不愿定有效，要在城區(qū)拍攝天體，有閱歷人士認(rèn)為：口徑有15mm就可滿足拍攝條件了。相對(duì)口徑〔A〕指有效口徑D和焦距F的比值，用A表示。即：在望遠(yuǎn)鏡中呈現(xiàn)確定視面的天體叫延長天體，如月球、太陽、行星等。延長天體在望遠(yuǎn)鏡里的亮度與A2成正比，即相對(duì)口徑越大，延長天體就越亮，也意味著它觀測延長天體的〔如：相機(jī)上的光圈號(hào)就是相對(duì)口徑的表示。焦距〔F〕望遠(yuǎn)鏡一般有二個(gè)有限焦距的系統(tǒng)組成，一個(gè)是物鏡焦距，用F表示；一個(gè)是目鏡焦距，用f表示。兩個(gè)系統(tǒng)的焦點(diǎn)相重合。利用傳統(tǒng)膠片感光后成像，物鏡焦距則是天體攝影時(shí)底片比例尺的主要標(biāo)志。對(duì)同一天體，焦距越長，天體在焦平面上的影像尺寸就越大。例如，610.7mm的像。放大率〔G〕和底片比例尺目視望遠(yuǎn)鏡的放大率〔G〕遠(yuǎn)鏡的物鏡都是確定的，只要配備幾個(gè)焦距不同的目鏡，就可以得到幾種不同的放大率。一個(gè)角分相當(dāng)?shù)灼隙嗌俸撩?。底片比例尺與焦距成正比。5區(qū)分角〔δ〕指剛剛能被望遠(yuǎn)鏡區(qū)分開的天球上兩點(diǎn)間的角距離，用δ表示。區(qū)分角的倒數(shù)為區(qū)分本領(lǐng)，即區(qū)分角越小，其區(qū)分本領(lǐng)越大。理論上依據(jù)光的衍射原理，望遠(yuǎn)鏡的極限區(qū)分角為：式中λ為入射光波長，D為望遠(yuǎn)鏡有效口徑，λ和D都以毫米(mm)為單位。人眼瞳孔直徑在～2mm之間，計(jì)算得知人眼區(qū)分角的抱負(fù)值是1″～7″6″=′6m0.021～3千倍。視場角〔ω〕用望遠(yuǎn)鏡所能觀測到的天空區(qū)域的角直徑叫視場角，用ω表示。視場與放大率成反比，120135相機(jī)拍攝天體，約束視場大小是120本身5′。一般來說，望遠(yuǎn)鏡焦距越短，拍攝視場越大，照相機(jī)鏡頭直接拍攝天體狀況也是這樣。貫穿本領(lǐng)晴朗的夜晚用望遠(yuǎn)鏡觀測天頂四周所能看到的最暗弱恒星的星等領(lǐng)或極限星等。它與望遠(yuǎn)鏡的口徑有親熱的關(guān)系，口徑越大，就能夠觀測到越暗弱的天體。5cm105m21等星〔關(guān)于星等的定義在6章介紹。它們?yōu)橛幸暶嫣祗w，包括太陽、月球、行星、彗星、星云、黃道光等。天好者對(duì)有視面分信息。讀者在學(xué)會(huì)使用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的同時(shí)進(jìn)展天體觀測與天體攝影實(shí)踐確定會(huì)其樂無窮。的不斷進(jìn)展，終端設(shè)備漸漸增加了攝影系統(tǒng)、光電光度計(jì)、光譜儀、電荷耦合器件〔CCD〕19485遠(yuǎn)鏡以及中國大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡〔LAMOST〕等。§5.3射電望遠(yuǎn)鏡一、射電望遠(yuǎn)鏡和射電天文學(xué)射電望遠(yuǎn)鏡是射電天文學(xué)爭論的主要工具。自從19世紀(jì)末有人提出電磁波的存在，并件，始終未能接觸到波長較短的無線電波。直到1932年，美國為實(shí)現(xiàn)橫跨太平洋的無線30m直徑的天線，工程師央斯基意外地收到來自銀河系中心方向的15m波長的射電信號(hào)。1940年美國另一位無線電工程師雷伯，用自制的拋物面型射電望遠(yuǎn)鏡，第一使這位業(yè)余天文學(xué)家成為射電天文學(xué)的先驅(qū)。文學(xué)爭論，不久便有了一系列令人驚異的覺察，從而揭開了射電天文學(xué)進(jìn)展的序幕。射電天文學(xué)使用的射電望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)不能象光學(xué)望遠(yuǎn)鏡那樣靠眼睛觀測方法。是用來觀測和爭論來自宇宙間無線電波段的電磁輻射的。目前所使用的波段是從1mm～30m左右。在這個(gè)波段的無線電輻射，不受大氣層顯著影響而能到達(dá)地面。由于無線電波可以穿過可見光不能穿過的塵霧測，是一種“全天候”望遠(yuǎn)鏡。但射電望遠(yuǎn)鏡也有弱點(diǎn)。它不想光學(xué)望遠(yuǎn)鏡那樣可以把可見多姿多彩的天體照片，只顯示出表現(xiàn)強(qiáng)弱的曲線。二、射電望遠(yuǎn)鏡的原理和構(gòu)造〔放大器5.12是經(jīng)典的射電望遠(yuǎn)鏡根本組成和原理示意圖?，F(xiàn)代射電望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)采集和記錄器都由計(jì)算機(jī)擔(dān)當(dāng)。λ/16～λ/10(λ為波長)。對(duì)于米“照明器“10～1000倍。然后由電纜把信號(hào)傳送到把握室的接收機(jī)，再次放大、檢波，最終依據(jù)爭論的需要，對(duì)其進(jìn)展記錄、處理和顯示。巨大的天線是射電望遠(yuǎn)鏡最顯著的標(biāo)志和最重要的部件統(tǒng)有三種形式：一是旋轉(zhuǎn)拋物面天線；二是固定拋物面天線；三是系統(tǒng)組合天線。5.13目前世界上最大可跟蹤拋物面射電望遠(yuǎn)鏡在德國普朗克射電爭論所，口徑100m，區(qū)分角33角秒33″。這樣的龐然大物，光天線的可動(dòng)局部就重達(dá)3200〔見5.14〕世界上最大固定式射電望遠(yuǎn)鏡，安裝在波多黎各的美國阿雷西特天文臺(tái)。它的直徑達(dá)305m，因固定在山間盆地中，只能靠地球自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變觀測方向。另外，還有法國南錫射電天文臺(tái)的巨大凹網(wǎng)狀射電望遠(yuǎn)鏡，它長300m，高35m，呈帶形拋物面。我國國家天文臺(tái)近期打算在貴州南部的喀斯特凹地，建設(shè)500m口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡。三、射電干預(yù)儀領(lǐng)以及能覺察強(qiáng)信號(hào)最小變化的本領(lǐng)。這種觀測微弱信號(hào)的力氣主要受接收機(jī)噪聲的限制，只須增加口徑，改進(jìn)儀器和選擇好安裝地點(diǎn)，即可提高靈敏度。5cm小型光學(xué)望500m500km2050年月以后，人們依據(jù)光的干預(yù)原理，制造了射電干預(yù)儀，才解決了這個(gè)問題。號(hào)〔見圖5.15天體的“面源“干預(yù)儀沿基線方向區(qū)分本領(lǐng)，相當(dāng)于口徑等于基線長度D的單天線望遠(yuǎn)鏡。單向排列的干預(yù)儀，只能提高“一維“的區(qū)分本領(lǐng)，如一個(gè)東西向的天線陣，只能提高東西向的區(qū)分率，并不能提高南北方向的區(qū)分率。為此，又研制了十字型天線陣，可以直接獲20世紀(jì)60160012m的拋物柱面穿插組長。難。如傳輸線過長，會(huì)造成各路信號(hào)間位相差，影響接收質(zhì)量。因此，又有“甚長基線干預(yù)儀“〔VLBI〕問世(見圖5.15B)。它完全去掉連接線，每臺(tái)干預(yù)儀完全獨(dú)立，它們都有原子鐘把握的高穩(wěn)定度的本振系統(tǒng)和磁帶記錄裝制，把各拘束同一時(shí)刻接收的同一信號(hào)記錄下甚至可近似地球的直徑63196c，0.0006″，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般光學(xué)望遠(yuǎn)鏡水平。四、綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡電望遠(yuǎn)鏡解決了這個(gè)問題。我們知道，由于任何圖像都可以分解成很多亮度的正弦和余弦成份分布〔即化整為零〕〔聚零為整。綜合孔徑方法，就是先化整為零，分別測出它們各個(gè)重量，再利用計(jì)算機(jī)處理，聚零為整，據(jù)進(jìn)展處理，便得到觀測目標(biāo)的射電圖像。綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡都是多天線系統(tǒng)。例如：美國墨西哥州國立射電天文臺(tái)的“甚大陣“〔VLA〕2725m的天線沿Y21km，0.18最早制造這一技術(shù)的英國射電天文學(xué)家賴爾因此獲得1974年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。§5.4空間天文觀測空間天文觀測需把觀測儀器送到離地面幾百公里高度以上的宇宙空間進(jìn)展了大量航天器，構(gòu)成不同的觀測系列，令人類大開眼界。同時(shí)，由于空間探測突破地球“大氣窗口“的限制，可進(jìn)展全波段觀測，從而導(dǎo)致空間天文學(xué)誕生?？臻g天文學(xué)依據(jù)觀測波段的不同，又可分為很多科學(xué)分支，有紅外天文學(xué)，紫外天文學(xué)，X射線天文學(xué)，γ射線天文學(xué)等。飛行時(shí)，如同“旅行者號(hào)“207080年月在太陽系里旅行的狀況，探測器只能飛過“卡西尼號(hào)“飛船，可在圍繞行星的軌道上對(duì)行星進(jìn)展較長技術(shù)，“惠更斯號(hào)“將借助降落傘登陸；而“火星探路者“則承受氣囊在它降落時(shí)起緩沖作用，就像一個(gè)大氣球彈跳那樣。人類空間探究放射的月球和行星探測器詳見附錄7。宇宙的驚奇。一、天文觀測衛(wèi)星系列文觀測器。，有的兼有多種觀測任務(wù)。太陽觀測衛(wèi)星和某些兼用于太陽觀測的某些天空試驗(yàn)室等，其主要任務(wù)是監(jiān)測太陽輻射，爭論日地關(guān)系，考察太陽風(fēng)，行星際磁場、地球磁層以及行星際物質(zhì)等。1958年美國陽風(fēng)作用的結(jié)果。2060年月后，美國和前蘇聯(lián)相繼放射用于不同觀測任務(wù)的太陽觀測衛(wèi)星系列。1974年美國和當(dāng)時(shí)的西德合作放射的“太陽神“0.3AU處，并進(jìn)間站，它攜帶的望遠(yuǎn)鏡可以對(duì)太陽進(jìn)展可見光、紫外和X射線等波段進(jìn)展高區(qū)分率的電視和照相觀測。例如：“太陽及日球?qū)佑^測平臺(tái)〔SOHO〕“304?波段全日面太陽像，19984月美國放射的太?quot;太陽過渡區(qū)和日冕探測者〔TRACE〕“衛(wèi)星也觀測到局部日冕構(gòu)造。20世紀(jì)90年月“SOHO“和“TRACE“等衛(wèi)星更是將太陽物理的爭論推到一個(gè)嶄的階段。20231025日，美國宇航局又成功地放射了太陽觀測衛(wèi)星――“日地關(guān)系觀測臺(tái)STERE。通過這些衛(wèi)星的聯(lián)合觀測，人類對(duì)太陽的爭論確定更深入。輻射譜線特征，觀測銀河系和河外天體。1990年由美國航天飛機(jī)送入太空軌道的哈勃空間2.4m13.3m12.55種接收儀器：暗弱天體照相307501321億美元，19932.5億。哈勃望遠(yuǎn)鏡果真不負(fù)眾望，為天文學(xué)家供給了大量有價(jià)值的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)和清楚照片。如拍攝的冥王星及其衛(wèi)星的照片，1994年彗星撞擊木星的情景，都是當(dāng)今世界上最好的觀測資料。圖5.161994718日彗星撞擊木星時(shí)產(chǎn)生極為刺眼的閃光照片。二、月球、行星和行星際探測系列月球探測航天器飛出地球后就可成月球、行星和行星際空間進(jìn)展直接采樣或靠近觀測的探測器。2050球進(jìn)展了屢次不載人探測。1969720日，美國“阿波羅“11號(hào)把兩位宇航員送上月球。5次登月成功，到197212人登上月球。在月球上安放了探測儀器，采集了月巖標(biāo)本。從而開創(chuàng)了人類去天上進(jìn)展實(shí)地考察和試驗(yàn)的紀(jì)元〔見圖5.17。通過美國和前蘇聯(lián)的一系列探測和等月活動(dòng)，人類生疏和了解到月球上有豐富、貴重、月球才能談到如何開發(fā)和利用月球物質(zhì)資源，而目前月球上的惡劣環(huán)境人類是難以生存的。1996年，美國“克萊門汀“號(hào)探測器探測到月球南極，有水就有生命和供能的源泉。為了進(jìn)一步探明此事，199816勘探者“號(hào)探測器，通過對(duì)這個(gè)探測器所發(fā)回的圖像進(jìn)展分析，美國化學(xué)家不僅證明白月球1000321。太陽系的大行星探測測除靠近飛行外，有的還進(jìn)展硬著陸或軟著陸。從19731975年，美國放射的“水手“10327km“金星“7號(hào)登陸艙于1970年首次實(shí)現(xiàn)軟著陸。后來美國的飛船也屢次蒞臨金星。從而人們對(duì)金星大氣狀況、大氣成分和地表狀況有了較清楚的生疏。對(duì)火星的探測更是不遺余力，從20世紀(jì)70年月到90年月，美國屢次組織對(duì)火星靠近和軟著陸探測，還曾把分折儀器和登陸車送上火存在。1997年7月，美國“探路者“號(hào)探測器從火星上發(fā)回的大量照片及檢測火星巖石和土個(gè)孕育和維持過生命的星球。21世紀(jì)初人類對(duì)火星的探測又有的覺察〔7章“火13章“地外生命探究”局部。對(duì)木星、土星、天王星和海王星的探測，也都大有收獲。其中有覺察了它們一批衛(wèi)星，818個(gè)或更多。對(duì)木星的大紅斑，土星的光環(huán)以及它們構(gòu)造有了進(jìn)一步生疏，除土星外，木星、天王星的海王星也都有光環(huán)。從而使人類對(duì)它們的生疏不存在某種形態(tài)的生命。19971015日，“卡西尼“空間探測器放射上天，20237月飛臨土星四周，打算對(duì)土星進(jìn)展4年的就近圍繞探測?！翱ㄎ髂帷皵y帶的“惠更斯“著陸器還要在土衛(wèi)六上著陸，開頭對(duì)其外表勘察，以便了解土衛(wèi)六的狀況〔太陽系行星探測成果在第7章“太陽系”中再表達(dá)。三、空間觀測技術(shù)1．紅外輻射觀測器。波長0.77～1.2微米的近紅外波段觀測，可在地面進(jìn)展。但波長較大的遠(yuǎn)紅外觀測，必需到大氣外層空間進(jìn)展。早在2070年人代，分別在4微米、1120微米波段觀30002萬多個(gè)紅外源，獲得了正在形成中的紅外輻射源。對(duì)這些極強(qiáng)的紅外輻射機(jī)制，至今尚未能做出令人滿足的解釋。美國宇航局〔NASA〕20238月放射了空間紅外天文臺(tái)，其上包括一架口徑85厘865千克，是目前世界上放射的最大的紅外望遠(yuǎn)鏡。它將為人類翻開一扇觀測宇宙的窗口。2．紫外輻射觀測100?！?0003000埃的紫外光很不透亮。在地球上除了能接收到太陽局部紫外輻射之外，根本觀測不到其它天體的紫外輻射。1968年美國放射的“軌道天文2號(hào)“44個(gè)波段進(jìn)展巡察觀測，獲得了豐富的觀測資料，從而到星場圖像。紫外觀測，對(duì)于星際物質(zhì)的爭論有特別意義。3．X射線和γ射線觀測X0.01?！?00ΧΧ射線天Χ放射Χ射線望遠(yuǎn)鏡的空間探測器〔如：錢德拉X射線天文臺(tái)等，并取得了豐碩的Χ射線爆發(fā)，為深入生疏太陽耀斑供給了依據(jù)。在太陽系之外，目前已覺察上千個(gè)Χγ0.1γ射線波段上觀測宇宙也給人類帶來不少信息。關(guān)于天體可能放射γ2050年月就開頭了。60年月證明存在宇宙γ射線背景輻射。70年月在整個(gè)銀河平面〔銀盤〕上探測到高能γ射線輻射，并覺察了γγγγ射線爆發(fā)源的本質(zhì)仍存在爭議。202311γ射線爆爭論的嶄的一頁。世紀(jì)航天事業(yè)快速進(jìn)展，各類衛(wèi)星利用太空資源開發(fā)信息流產(chǎn)品已到達(dá)相當(dāng)規(guī)模，促進(jìn)世界邁向信息社會(huì)；載入航天進(jìn)展很大，12名人類的使者登月訪問，“和平“號(hào)空間站的建成??全部這一些都為21世航天的進(jìn)一步進(jìn)展打下了比較堅(jiān)實(shí)的根底。我們信任21世紀(jì)是航天的時(shí)代，21§5.4-2空間天文觀測四、航天器航天器是太空航天器工程系統(tǒng)的核心組成局部〔如圖5.1是原蘇聯(lián)的“人造衛(wèi)星“1號(hào)。航天器因任務(wù)的不同，有不同的種類、不同的功能和不同的軌道。航天器的分類航天器不僅種類眾多，而且形態(tài)各異，圖5.19所列只是其中一些。可作進(jìn)一步劃分。載人航天器可分為載人飛船、航天飛船、太空試驗(yàn)室和空間站等幾種。無人航天器目前太空中大量的航天器是無人航天器令把握實(shí)施。主要包括地球衛(wèi)星和空間〔深空〕探測器。地球衛(wèi)星按用途可分為科學(xué)衛(wèi)星、技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星等。例如：1990年4月美國放射的“哈勃“太空望遠(yuǎn)鏡就是天文衛(wèi)星；19976102號(hào)是氣象衛(wèi)星?？臻g探測器依探測的目標(biāo)不同，可分為月球探測器和行星探測器。例如：“勘測者“號(hào)月球探測器，“先驅(qū)者“10號(hào)探測器等。載人航天器“阿波羅“11號(hào)載人飛船首次實(shí)現(xiàn)了人類登月的宿愿?？臻g站是指在地球軌道上運(yùn)行的、適于人類長期工作、生活的大型航天器。例如：“和平“號(hào)空間站、“自由“號(hào)空間站和“阿爾法“號(hào)國際空間站。1986220233231516間站。它始建于1998年，是人類在太空領(lǐng)域最大規(guī)模的科技合作工程，也是世界航天史上第一個(gè)國際合作建設(shè)的空間站?？臻g站包括1615積有兩個(gè)足球場大，整個(gè)密封容器約為1300M3整個(gè)工程要耗資630億美元，現(xiàn)已根本完成。2023年“神舟五號(hào)“載人飛船成功返回，2023年“神舟六號(hào)“載人巡天安全著陸。在這些根底上，中國確定有力氣建設(shè)將來的空間試驗(yàn)室和空間站。人類載人航天第一人：第一個(gè)進(jìn)展太空旅行的人是尤里·〔1961.4.1〔1963.6.11965.3.1〔1967.4.21969.7〔1985.4.29－1985.5.62023利偉2023.10.1。太空生產(chǎn)基地、觀天測地的場所和航天活動(dòng)的中繼站。航天器的組成航天器要在太空?qǐng)?zhí)行滿足地面特定需求任務(wù)環(huán)境和條件，全部這些構(gòu)成航天器的整體，如以下網(wǎng)絡(luò)圖5.20。航天器的軌道某一軌道的飛行軌跡。衛(wèi)星運(yùn)行軌道、月球探測器軌道、行星探測器軌道等幾類；按飛行范圍，又可分為繞地球質(zhì)心運(yùn)行段、繞月球質(zhì)心運(yùn)行段、繞太陽質(zhì)心運(yùn)行段和繞行星〔地球除外〕質(zhì)心運(yùn)行段等不同的階段。航天器在太空中運(yùn)行會(huì)受到四周天體引力的作用道攝動(dòng)兩局部組成。用軌道要素可以準(zhǔn)確計(jì)算航天器的位置。人造衛(wèi)星軌道在地球引力作用內(nèi)，圍繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)其質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)軌跡。一般衛(wèi)星飛行高度 500～6000km之間，對(duì)人造衛(wèi)星來說，多數(shù)運(yùn)行方向和地球自轉(zhuǎn)一樣，由于這樣能在放射時(shí)可用地球自轉(zhuǎn)速度節(jié)約能源假設(shè)承受地球靜止軌道衛(wèi)星將始終固定在地球赤道某點(diǎn)的上空如圖5.2a，地面站對(duì)衛(wèi)星的指向可保持不變，便于地面站對(duì)衛(wèi)星進(jìn)展觀測〔如通訊衛(wèi)星氣象衛(wèi)星等。假設(shè)承受偏東且在低緯地區(qū)上空運(yùn)轉(zhuǎn)，則要設(shè)計(jì)如圖5.21〔b〕中的1。要想衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)起來幾乎可以掩蓋自轉(zhuǎn)著的地球，則軌道的設(shè)計(jì)要如圖5.21〔b〕中的2、3。還有采用太陽同步軌道，軌道平面相對(duì)太陽方位不變，有利于進(jìn)展可見光測試〔如地球資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、照相衛(wèi)星等。承受復(fù)現(xiàn)軌道，衛(wèi)星可以周而復(fù)始地對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)展監(jiān)控，能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)地動(dòng)態(tài)變化，如資源、氣象衛(wèi)星；承受低軌道，衛(wèi)星獵取到的地面信息較強(qiáng)。承受大航天器，應(yīng)避開地球輻射帶，一般應(yīng)小于500km。月球探測器軌道月球探測器受地月引力共同作用，軌道按挨次首先分為圍繞地球的停靠軌道和地球-月〔5.22〕行星探測器軌道運(yùn)動(dòng)階段和繞行星質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)階段。這3個(gè)運(yùn)動(dòng)階段分別與地球引力作用、太陽引力作用、3星的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的。從地球向行星飛行的兩種過渡軌道示意圖5.23在行星探測器飛行目標(biāo)行星的過程中度加大，從而可縮短航行時(shí)間和削減放射初速。卡西尼號(hào)探測器將承受借助金星〔1〕-金星〔2〕-地球-木星-土星引力來加速的軌道如圖5.24。值得一提，科學(xué)家要探測太陽系天體時(shí)，在選擇放射探測器的時(shí)間也會(huì)充分考慮1982年“九星聚會(huì)“的天象〔12197782095日放射成功。由于是九星聚會(huì)，九大行星都比較集中在同一個(gè)方向四周