找寻宇宙的热量
创造力
SIRTF是新技术和新颖设计的集合。也许最值得一提的是它那独特的轨道。发射后，航天器将逐渐远离地球，并在月球以外的环日轨道上运行，像忠实的狗一般追随我们的行星。在如此远的地方，地球的热量将不会影响望远镜的工作。尽管SIRTF的主镜口径只有0.85米，但由于自身的低温和距离地球的遥远，它在波长3微米或更长的红外波段上的表现会胜过所有地面红外望远镜（哪怕是口径8米或10米的庞然大物）。在3.6微米波长上，SIRTF能够辨认出暗至20等的天体——这相当于从45000千米外看一根燃着的火柴。
航天器的一个侧面将永远朝向太阳，太阳能电池板将阳光转化成427瓦特的电力——这大约与两台台式计算机能耗相当。卫星的对侧被漆成了黑色，以便有效地辐射掉电池板和其他部分产生的热量。其内部的望远镜被冷却到微不足道的5.5K——与宇宙空间接近。氦蒸汽盛放在光学系统后面的低温保持器中。这样做能使SIRTF用较少的致冷剂——只有1995年发射的ISO所用的1/6——工作5年，而ISO仅仅工作了28个月。
望远镜的铍制主镜焦比很小，只有1.2，但整个光路采用的却是焦比12的Ritchey-Chrétien式设计（译注：指一种由两块反射镜组成的望远镜结构，成像在主镜后面，其主、副镜形状接近旋转双曲面，可有效消除像差），以便在32角分的视场内尽量减小球差和彗差。紧凑的光学结构使望远镜在6.5微米波长上达到了1.5角分的角分辨率。这样高的灵敏度足以分辨银河系中众多的褐矮星和恒星形成区，并能对120亿光年内的星系进行完整的统计调查——这也正是SIRTF的主要使命。
SIRTF的眼睛
望远镜因它所具有的设备才显出强大的力量，而SIRTF拥有3架有史以来最先进的红外照相机和光谱仪。它们被再三设计，以减少活动部件，从而减少在太空中可能发生的问题。与哈勃不同，宇航员不能搭乘航天飞机去维修SIRTF。所以，每件事必须一次成功。
上图：Ball公司的技术人员在SIRTF的主镜旁工作。望远镜的主镜是由轻质铍金属制成的。
红外照相机阵（Infrared Array Camera, IRAC）是用于近红外和中红外成像的主要设备。它可以同时在3.6、4.5、5.8和8.0微米波段拍摄照片。IRAC的每个检波器能够覆盖5.1×5.1角秒的天区。拼接则使拍摄大范围的图象成为可能。来自哈佛-史密松天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）的Giovanni G. Fazio是IRAC小组的负责人；这架仪器则是在NASA的戈达德航天中心（NASA’s Goddard Space Flight Center）建造的。
SIRTF多波段成像光度计（Multiband Imaging Photometer for SIRTF, MIPS）作为IRAC的补充，将在24、70、160微米波长上进行光度巡天和高分辨率成像。当衍射光栅被安置在主光路上时，MIPS能在50至100微米间的多个波段上记录红外源，因而能提供关于空间和光谱的信息。亚利桑那大学的George Rieke领导着MIPS小组；仪器本身由Ball航空航天技术公司（Ball Aerospace & Technologies Corporation）制造。
红外摄谱仪（Infrared Spectrograph, IRS）使SIRTF达到了它那超高光谱分辨率。这架仪器使入射光线分解成波长5.3至40微米的光谱。阶梯光栅能分辨出小到0.01微米的细节。如此清晰的光谱可被用来识别分子氢、水、二氧化碳以及各种有机分子产生的发射线和吸收线。IRS能够确认原行星盘、恒星喷出物、恒星形成区、星系和星际气体的化学组成。IRS小组由康奈尔大学的James R. Houck统领；与 MIPS一样，这架仪器也是Ball航空航天技术公司制造的（实际上，为了减小开支和重量，这两架仪器甚至共用了一些控制元件）。
IRAC、MIPS、IRS和望远镜、冷却系统以及其他电子元件已于2001年6月在位于科罗拉多州Boulder的Ball航空航天技术公司组装完毕。这是研制仪器的科学家们最后一次看到望远镜内部结构，并做最终调整的机会。低温望远镜于2001年11月在加州Sunnyvale的洛克希德-马丁公司被安装在航天器上。那以后，SIRTF羽翼已丰，并不断接受各种测试——事实证明，它与设计要求符合得很好。
2002年11月，SIRTF运抵肯尼迪航天中心。2003年1月，它被安装到了德尔他7920H火箭的顶部，以期4月中旬从卡纳维拉尔角发射（译注：NASA已将其发射日期推迟至8月，以更换助推火箭引擎）。入轨后，经过3个月的检查，科学研究将开始进行。
发射升空后，SIRTF将由NASA的喷气推进实验室（NASA’s Jet Propulsion Laboratory, JPL）和SIRTF科学中心（SIRTF Science Center, SSC）（二者都位于加州Pasadena）共同管理。JPL将承担大部分控制工作，而SSC则负责联系空间望远镜和科研机构。通过这样的安排，观测计划将被协调，指令将传达给望远镜，观测数据经过处理后会分发给世界各国的天文学家。
期待意外
20世纪80年代早期，IRAS卫星以几角秒的分辨率（与人眼相近）巡视了整个天空。这次巡天使天文学家们发现了一种新的星系——ULIRGs，以及大批的掠日彗星、近地小行星，还有环绕在恒星（如织女星）周围的尘埃盘。虽然SIRTF并没有象IRAS那样被设计用于巡天，但它却有1000倍于IRAS的灵敏度和200倍于之的分辨率。因而，它也就有了发现大量未知天体——包括距离很近的和很远的——的潜力。
20世纪90年代早期，宇宙背景探测器（Cosmic Background Explorer, COBE）在红外、亚毫米波、毫米波和微波波段上进行了高灵敏度的巡天。这架航天器因得出了高精度的宇宙微波背景辐射图而名扬天下。但COBE 同样发现了神秘的红外背景辐射。后来ISO的观测结果将这种背景辐射分解成数个特性未知的红外源。通过利用超高的分辨率和灵敏度仔细观测弥散的红外背景辐射，SIRTF有望最终确定其起源。
在寒冷的行星际、恒星际，乃至星系际还隐匿着什么热天体呢？也许SIRTF会发现星系间弥漫着散发暗弱红外光的奇异暗物质。也许会有更多关于银河系中有机分子的迹象显露出来。也许太阳系的外缘会为我们所认识。SIRTF被赋予了作出意外发现的能力，也许它最具革命性的成果会远远超出天文学家和建造它的工程师们的想象。
William H. Waller是Tufts大学的天文学研究副教授，也是NASA赞助的新英格兰太空科学启蒙教育（New England Space Science Initiative in Education, NESSIE）的发起人。
本文曾发表在电子杂志《三思科学》2003年夏季合刊上，见http://www.oursci.org/magazine/200303/030318.htm
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