赫歇爾太空望遠鏡

“赫歇爾”太空望遠鏡以英國天文學家威廉·赫歇爾的名字命名，它實際上是一台大型遠紅外線望遠鏡。“赫歇爾”望遠鏡造價10億歐元，於2009年5月14日歐洲航天局兩顆科學探測衞星“赫歇爾”和“普朗克”搭乘歐洲阿麗亞娜5-ECA型火箭，從法屬圭亞那庫魯航天中心發射升空，展開了充滿未知的宇宙之旅。

使命是研究恆星和星系的形成以及在宇宙時期的發展變化。6月14日，地面任務控制中心發送指令，命令“赫歇爾”打開用於保護敏感儀器免遭污染的艙門，於是，這個世界上最大的遠紅外太空望遠鏡“睜開了眼睛”。“赫歇爾”望遠鏡利用光電陣列和射譜儀(PACS)對渦旋星系(亦稱M51)進行了探測。 ^[1] 

赫歇爾空間望遠鏡將與普朗克空間望遠鏡協合工作

“赫歇爾”寬4米，高7.5米，是迄今為止人類發射的最大遠紅外線望遠鏡。“赫歇爾”望遠鏡的鏡面直徑比美宇航局“哈勃”太空望遠鏡大，對波長較長的光線極為敏感，即遠紅外線和直徑小於1毫米的光線。光電陣列和射譜儀可以覆蓋較短的光譜，而成像光譜與測光儀則用於捕捉較長的光譜。在艙門打開以後，光電陣列和射譜儀可以立即對宇宙展開探索，而成像光譜與測光儀只有到2013年6月16日才開始展開首次觀測，其探測目標可能包括太陽系中的天體以及遠距離目標。

除了長就一雙“慧眼”，“赫歇爾”望遠鏡還攜帶了約2000升超流體氦，後者可以起到冷卻望遠鏡的作用，讓望遠鏡的內部工作温度接近絕對零度（零下273.15攝氏度），從而儘可能地降低儀器本身的輻射，達到最優的觀測效果。 與太陽相比，宇宙中其他星體的表面温度相對較低，因此，雖然它們以紅外線波段釋放能量，但很難被太空望遠鏡察覺。“赫歇爾”則可以憑藉尖端的儀器，探測到更多遠紅外線範圍內的宇宙星體，包括銀河系內和銀河系之外的星體。此外，它還能夠對宇宙塵埃和氣體進行觀測，探索銀河系之外恆星的形成，發現宇宙形成的奧秘。

多數宇宙星體以紅外線波段釋放能量，在可見波譜中呈現出黑色團狀。在“赫歇爾”未投入工作之前，相關的宇宙紅外線觀測都是不完全的。歐航局專家認為，“赫歇爾”將與“普朗克”協同工作，揭開紅外波譜天文學勘測的新篇章。

地面上的望遠鏡無法有效地通過紅外光線觀測宇宙天體，原因是紅外光線多數被地球大氣層中的水霧所阻擋。其他太空望遠鏡僅能觀測特定紅外波段的範圍，只能透過“模糊窗口”展示太空景象。而通過紅外線波譜，“赫歇爾”提供了一個廣泛觀測宇宙的“透明窗口”，將能更好地探測宇宙中未曾觀測到的物質。

在太陽系，“赫歇爾”將檢測小行星、柯伊伯帶和彗星，它們很可能是早期太陽系形成時的殘留物質，可能掌握着包括地球在內的太陽系行星形成之初的原始物質比如水存在的痕跡。而“赫歇爾”的一個重要探測目標，就是在這些星體中發現水是否存在。同時，天文學家還期望通過“赫歇爾”發現另一種人類所熟知的分子——氧氣。天文學家推測星際介質中大量存在着氧氣，但至今沒有任何觀測儀器在星際中探測到氧氣的存在。

“赫歇爾”還將在銀河系研究恆星形成區域，進而首次探索恆星早期形成歷程和銀河系中年輕恆星是如何形成的。通常嬰兒恆星被包裹在寒冷氣體和灰塵構成的“子宮”中，無法觀測，但“赫歇爾”卻能穿透灰塵雲觀測到。 ^[2] 

望遠鏡直徑3.5米的鏡面採集的光線首次湧入其超低温儀器艙或低温恆温器。“赫歇爾”的使命是研究恆星和星系的形成以及在宇宙時期的發展變化。2009年6月14日當天的指令要求“赫歇爾”打開艙門的兩根螺栓，毋庸置疑是這次任務的一個里程碑時刻。

SPIRE首席科學家馬特·格里芬(Matt Griffin)教授説：“我們需要將蓋子打開，否則我們無法看到天空，所以，這的確是一個重要事件。”SPIRE是安放在低温恆温器中的三套儀器之一。

巴黎航空展是展示歐洲航空航天事業發展的重大活動，屆時，歐洲航天局和歐洲航天工業將一起慶祝他們的成就。“赫歇爾”任務展示是歐洲航天局展台的一個顯著特徵。巴黎航空展在布爾歇展覽中心舉行，從6月15月持續至19日，在交易期結束後，公眾可以到場參觀。科學家宣稱，他們不久便準備公佈“赫歇爾”望遠鏡拍攝的“黎明”照片。“赫歇爾”望遠鏡尚處於測試期，全面投入工作還需要幾周時間。

“赫歇爾”被看作是歐洲航天局的“旗艦”太空望遠鏡，在其全面展示能力之前，天文學家和公眾必須要耐心等待。“赫歇爾”望遠鏡的鏡面直徑比美宇航局“哈勃”太空望遠鏡還大，對波長較長的光線極為敏感，即遠紅外線和直徑小於1毫米的光線。這樣一來，它就能穿透驅散可見波長的塵埃物質，探索宇宙中真正超低温的空間和物體——從正在誕生的新恆星雲到太陽系中遙遠的冰狀彗星。

對於觀測這些現象的天文台來説，這同樣要求它們處於超低温的工作環境。科學家利用超流體氦用以使其儀器温度接近“絕對零度”，即零下273攝氏度。他們是在一個被抽空的大箱子內進行這種操作的。這些儀器一直被鎖定在低温恆温器的頂部，保持極冷狀態，保護其免遭污染。在任務實施一個月左右以後，打開艙門才被認為是安全的。

格里芬解釋説：“發射到太空中的任何物體都會有一些水蒸汽和其他各種污染物——易揮發氣體。在太空中，水蒸汽和這些揮發物會慢慢在茫茫太空中蒸發掉。等待這種事情發生以及確保這些污染物不在低温恆温器中存活是必要之舉。在低温恆温器中，它們可能會凝結於儀器的上面。”格里芬教授在英國卡迪夫大學任教。

“赫歇爾”望遠鏡正在向一個距地球150公里遠的觀測位置進發，如今已完成了超過90%的路程。事實上，它與地球的距離十分理想，地面指令用不了5秒鐘就能到達“赫歇爾”望遠鏡。根據控制人員探測到的“赫歇爾”温度略微升高和晃動等現象，表明艙門成功打開。

赫歇爾望遠鏡成功發送第一條太空短信

“赫歇爾”太空望遠鏡是利用英國“斯皮爾”照相機並結合搭載其上的“帕斯”照相機捕捉到銀河系內恆星誕生照片的。“斯皮爾”照相機和“帕斯”照相機不僅揭示了銀河系內部的新宇宙物質，還向宇航員提供了銀河系內宇宙物質的信息，其中包括它們的質量、温度和成份，以及這些宇宙物質是否崩塌形成新的恆星。

英國卡迪夫大學馬特－格里芬(Matt Griffin)教授是負責“斯皮爾”照相機項目的首席科學家。他説：“我非常期望赫歇爾太空望遠鏡能夠進行此類觀測，結合使用兩個照相機觀測銀河系是前所未有的。”格里芬還表示，“從技術角度講，能如此好地觀測銀河系，觀測結果的科學意義非常可觀。”格里芬説：“銀河系恆星的形成看起來是一個非常騷亂的進程。”這兩個照相機拍攝的宇宙空間區域是從地球所看到的月球大小的16倍。

卡迪夫大學德里克－沃德－湯普森(Derek Ward-Thompson)教授説：“這些圖片細節之清晰、豐富令人非常震驚！我們從未觀測到像這樣的星際介質，它可能揭示我們以前從未看到過的神秘恆星形成過程。赫歇爾太空望遠鏡實現了我們的全部期望！”

赫歇爾太空望遠鏡將系統地探測銀河系較大的區域，幫助天文學家揭開神秘的恆星形成過程。

曾幫助建造斯皮爾照相機的該研究小組負責人皮特－哈格雷夫(Pete Hargrave)博士説：“當我看到這一美麗的太空情景時感到非常震驚！我們能夠非常清晰地觀測孕育恆星的宇宙物質。” ^[1] 

赫歇爾空間天文台是首次採用手機網絡進行數據傳輸的太空探測器

在赫歇爾成功發射剛兩天時間，該空間天文台開啓了它的遙感勘測下行線“高速模式”，並開始傳輸數據，這是第一次在太空中使用 “高斯濾波最小頻移鍵控系統（GMSK）”，該系統功率和帶寬較大，通常用於全球移動通信系統手機網絡的數據傳輸。赫歇爾空間天文台傳輸的測試數據已被澳大利亞新諾卡深太空跟蹤站接收。

德國達姆施塔特市歐洲宇航局太空操控中心的赫歇爾－普朗克探測器飛行操作主管約翰－多茲沃思（John Dodsworth）説：“赫歇爾具有1.5 Mbps的測試傳輸速率，大約相當於家庭互聯網連接速度。” 傳統GSM手機網絡的傳輸速率比GMSK稍低一些，但是兩者採用的技術都是相同的。普朗克也採用GMSK系統進行數據傳輸，其數據傳輸能力將在該探測器試運行階段進行。兩個探測器將通過其科學儀器和機載分系統，利用GMSK基礎的無線電線路進行數據傳輸。

GSM標準是全球手機網絡最普通的調製標準，已覆蓋全球212個國家和地區的80%面積，不久該網絡的信號將延伸至150萬公里之遙，抵達“拉格朗日2點”深太空軌道範圍。 ^[3] 

赫歇爾拍攝到仙女座星系的恆星形成區和低温塵埃物質

歐洲空間局的“赫歇爾”紅外太空望遠鏡最新拍攝到著名的仙女座大星系的高清晰度圖像，漂亮的環形結構中充滿了星際塵埃等物質，在“赫歇爾”望遠鏡的觀測下呈現出漩渦狀的特徵。來自歐洲空間局的“赫歇爾”紅外太空望遠鏡幫助科學家進一步揭示了仙女座大星系的細節結構，獲得了最清晰的仙女星系圖像，可分辨出其中美麗的螺旋式低温塵埃軌跡。

從仙女座星系整體結構上看，恆星形成區正逐漸向外側移動，但是這個過程是相當緩慢的，圖像中的恆星形成區如同明亮的小點嵌入到巨大的環形塵埃帶中。“赫歇爾”空間望遠鏡配備了圖像光敏陣列相機與光譜儀、光譜與測光成像接收器，這些儀器的數據為科學家們提供了高清晰度的仙女座星系圖像，在圖中藍色或者白色的區域，就是最為活躍的恆星形成區，而較暗的紅色和橙色區域則是温度較低的寒冷區域。 ^[4] 

赫歇爾（Herschel）紅外空間天文台是歐洲空間局所研製的最複雜的空間設備，有效壽命預計為3-4年，將成為世界頂尖級的大型空間天文台。2005年中國科學院國家天文台在“百人計劃”引進人才黃茂海研究員帶領下，與赫歇爾的造價達一億歐元的主要儀器SPIRE項目簽署協議，展開合作，正式成為其國際合作夥伴。

中國在儀器控制中心和赫歇爾總體科學公共系統（HCSS）研製等方面投入軟件工程力量，作為國家天文台作出貢獻的回報，中國獲得兩個科學專家組成員名額，由國家天文台黃茂海、李金增兩位研究員擔任。

格林威治標準時間2013年6月17日12:25，在德國達姆施塔特，歐洲空間控制中心(ESOC)向赫歇爾空間望遠鏡發出了關閉通訊的最終指令。 ^[5] 

實際上，早在4月29日的時候，官方就宣佈它的使命結束，但實際上又使用了一個多月時間。 ^[6]