微波各向異性探測器

為了排除地球大氣對探測宇宙背景輻射的影響，1989年NASA向太空發射了歷時15年時間才研製成功的宇宙背景探測器(COBE)，找到了宇宙大爆炸留下的微弱餘音 ^[1]  。

令人驚奇的是，1992年宇宙背景探測衞星(COBE)發現，這種背景輻射雖然是均勻分佈的，但是在天空中上萬個點中卻有一部分的温度不一樣。有的地方是2.7281K，有的地方確是2.7280K。這些細小的熱變化（或叫做各向異性）説明從一開始宇宙就有熱點和冷點。他們應和宇宙的物質密度的漲落相適應，經過幾十億年，演變成了今天我們看到的巨大的空間和旋轉的星系組成的宇宙。

這些微小的熱變化信息就可以獲取宇宙物質分佈的信息。但是COBE的分辨率太低，只能找到大的熱變化，因此，1996年NASA通過了研製分辨率更高、離地球更遠、受地球影響更小的微波各向異性探測器(MAP)來探索這種微小的熱變化的方案，希望用它揭示出宇宙的物質多少、有限無限乃至演化方式等密秘 ^[1]  。

實際上，過去幾十年來天文學家已經用光學望遠鏡找到了許多重複的星系。但是，由於我們實際上不知道銀河系是什麼樣的，更不用説它年輕時的模樣，所以無法判斷哪些星系是銀河系哪個時期的影像。於是，MAP小組的天文物理學家們想用MAP來收集宇宙微波背景中重複的温度圖像。假如有兩個等温圈顯示出相同的微波温度圖形，它們肯定不是單個的不同天體的微波等温圈，而只不過是另一個天體微波等温圈的影像。這些影像是圍繞有限宇宙的微波折射造成的。

不過，宇宙即便不是無限的，也太大了，MAP只能看見它的一小部分，無法實現搜尋相同等温圈的工作。如果有銀河系的影像存在的話，它們也應該位於我們所觀察過的地方之外。當然也沒有一種方法可以得出結論，證明宇宙無限。但是MAP小組的天文物理學家們並沒有放棄自己的努力，他們認為到2001年底將有足夠的信息來證明他們的觀點。假如這一搜尋成功的話，全世界媒體都將用特大標題慶祝他們的勝利。

10年前當COBE的成就還是報紙上的頭條新聞時，MAP小組的天文物理學家們就開始計劃發射一個靈敏度更大的飛船來繼續完成宇宙背景探測。為使MAP能回答宇宙學家們所想到的深奧問題，他們對MAP的設計做了大量的改變，使它的分辨率比COBE高了35倍。

和coBE相比MAP有三個優點：其一，它飛離地球百萬英里以上，大大減小了地球微波噪聲對測量儀器的干擾；其二，MAP有一對機載天文望遠鏡，微波信號一到，第一個檢測器就放大它們，而COBE沒有；最後，MAP有更先進的電子放大器處理微波信號。此外，COBE把天空分成6000個像400個月球一樣大的塊進行搜索，而MAP將觀察的是三百多萬塊小天空，每一塊只有月球的四分之一大。假如COBE能看見上帝,MAP就會看見這位聖人的指紋。

MAP在圍繞地球運行時，運行的旅程也比COBE長得多。MAP在地球和月球之間運行幾圈後，會得到它們的重力場的推力，使MAP在2001年到達一個特選的宇宙“停車場”。這個地方是太陽—地球系統的第二個拉格朗日點即LZ點。此處離地球比月球離地球遠四倍。在此處地球和太陽的重力場推力組合成一種力量，使MAP保持在和地球一致的圍繞太陽運行的軌道上。在第二個拉格朗日點上MAP的軌道將使其儘可能地遠離太陽和地球，不讓它們的熱輻射干擾它的觀察，這是它比COBE最優越的地方。它有直徑巧英尺的防日罩，可以像一個巨大的鍋蓋一樣展開，擋住陽光。這樣，MAP將能捕獲到運行了130億年的微波光子，也就是幾乎是從有時間以來就在運行的光子 ^[2]  。