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2005-6-7

柯伊伯机载天文台

归档于: 天文空间科学, 仪器设备 @ 2:52 pm

飞行任务

与普通的天文台一样,使用柯伊伯机载天文台也要先提交申请。由于它的独特工作方式,再加上C-141A优秀的续航能力,它几乎可以飞往任何需要的地方,所以用它进行红外线观测要比地面方便很多。由于观测申请络绎不绝,能使用柯伊伯机载天文台进行观测几乎成了一种特权。

飞行前必须要检查的设备是探测仪器。为缩短准备时间,这一工作通常不与飞机的检查一起进行,而是由天文学家自己提前完成。有时使用的设备普通得让人吃惊:如旨在进行课外地球空间科学教育的CAN DO计划就曾利用几架民用尼康单反相机作为摄星装置。不过一般来说专用的红外探测器是少不了的,如LFS计划即使用了8*8热传感器阵列。考虑高空缺氧的环境,除了对仪器的检查,所有观测人员都要接受高空飞行的相关训练。

detectors

柯伊伯机载天文台使用的不同观测设备:从专用的低温红外探测器(左)到普通的35毫米单反相机(右)。

每次任务的机组成员包括两名飞行员、一名工程师,外加观测小组成员。飞行路线依观测对象不同需提早安排好,目的地选择在可以看到这个天体的地方,而抵达时当地应该是黑夜。另外,由于望远镜安装位置的原因,在更换观测目标时,飞机的航线也要作相应调整,这些都是要在事前考虑的因素。

起飞前,观测人员要在指定座位坐好,待飞行平稳后方才开始观测。观测之前10分钟需要先开启望远镜稳定系统,打开隔离舱门。观测中找星、跟踪、拍照等工作都是在机舱内的控制台完成的。不过由于是在空中飞行观测,为每个待测天体留出的观测时间较短,曾在一篇观测日志中读到,对一颗恒星的观测时间只有半个多小时。而象地面天文台那样对一个天体拍照几小时乃至一整夜是几乎不可能的。而在飞机航向发生改变时,望远镜的隔离舱门也要暂时关闭。此外飞行任务也可能因为天气突变而不得不提前终止。

Mission Director Console

机舱内的望远镜控制台。(图片提供:NASA Ames Research Center)

 

观测成果

由于空间上的灵活性,柯伊伯机载天文台适合于观测天体随时间的变化。柯伊伯机载天文台最主要的观测成果包括1977年对天王星光环的发现和1988年对冥王星大气的发现,另外它还对行星大气的精细结构、舒梅克-利维9号彗星、星际气体的远红外辐射、星系中央的强红外辐射源、恒星形成区中水和有机分子、年轻恒星周围盘状结构以及超新星1987A的遗迹作出了一系列观测。另外,它还作过一些亚毫米波观测。

值得一提的是对超新星1987A遗迹的观测。超新星1987A是几百年来人类研究得最详细的一颗超新星,利用柯伊伯机载天文台得到的观测数据,天文学家们可以追踪由超新星爆发激波反弹引发的铁、镍、钴等重元素的合成过程。这一研究被认为与宇宙中重元素乃至人类起源密切相关。

observations

柯伊伯机载天文台拍摄的天体照片:上排左起:木星、土星、哈雷彗星、船底座Eta星云;下排左起:M17、M57、超新星1987A、M33。

20年来,各国天文学家们利用柯伊伯机载天文台的观测数据发表了1000余篇研究论文,另有50余篇博士毕业论文所依靠的资料也是柯伊伯机载天文台的成果。它不仅在学术界发挥了重大作用,还大大促进了公众科学教育。

 

后继者

如今已进入太空时代,但机载天文台威力不减,毕竟它的方便灵活是不可比拟的。柯伊伯的后继者是SOFIA(Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy),由NASA与德国航空航天中心共同研制,望远镜由波音747SP搭载,已于2004年8月中旬进行首次飞行测试。完成后的SOFIA仍以Ames中心为基地。

SOFIA

SOFIA的望远镜。

SOFIA的望远镜主镜口径达98.4英寸,由位于玻恩的德国航空航天中心研制。望远镜本身则由德国的MAN Technologies AG建造,跟踪系统也是德国所制。首次飞行的观测目标是北极星,据报道说,望远镜成像清晰而尖锐。按计划,它将于2005年正式投入使用。

 

参考资料:

[1] LFS at NASA-Ames:http://quest.arc.nasa.gov/lfs/lfshp.html
[2] http://vathena.arc.nasa.gov/
[3] The CAN DO Team:http://www.musc.edu/cando/index.html
[4] 关于SOFIA:http://sofia.nasa.gov/

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