赫歇爾空間天文台

赫歇爾空間天文台是歐洲空間局的空間天文衞星，2009年5月14日在法屬圭亞那庫魯航天中心和普郎克巡天者一起由歐洲阿麗亞娜5-ECA型火箭發射升空。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，利用光電陣列和射譜儀(PACS)對渦旋星系M51進行了探測，揭開了正式使用的帷幕。

赫歇爾進入距離地球150萬公里環繞着L2〔即第二 拉格朗日點〕，直徑70萬公里的利薩如軌道。赫歇爾將在圍繞地-日系統的第二拉格郎日點（L2）的軌道上運行。L2嚴格説已經是行星軌道，屬於“深空”範疇，成為包括接替哈勃望遠鏡的James-Webb空間天文台等多個天文觀測空間望遠鏡的首選軌道。2001年升空探測微波背景輻射各向異性的衞星WMAP也是定位於L2。

赫歇爾（Herschel）是歐洲空間局(ESA)建造的的大型紅外空間望遠鏡，作為空間科學“基石”項目，是ESA研製的最為複雜的航天器。它具有直徑3.5米的主鏡和三台非常靈敏的探測儀器：成像光譜與測光儀（Spectral and Photometric Imaging Receiver 簡稱SPIRE）、光電陣列和射譜儀（Photodetector Array Camera and Spectrometer Instrument 簡稱PACS）、遠紅外外差接收機（Heterodyne Instrument for the Far Infrared 簡稱HIFI）。中國參與研製的是SPIRE部分。

赫歇爾空間天文台原名為“遠紅外線和亞毫米波望遠鏡”（Far Infrared and Submillimetre Telescope，簡稱FIRST），為紀念發現紅外線的英國天文學家赫歇爾而命名為赫歇爾空間天文台。它將是第一個在太空中對整個中遠紅外線波段和亞毫米波段進行觀測的天文台，安裝有太空中最大的反射式望遠鏡，直徑3.5米。它將專門蒐集來自遙遠的不知名天體的微弱光線，例如數十億光年遠的年輕星系。光線將聚焦在維持在2K〔大約為-271.15攝氏度〕低温的三件儀器上。

“赫歇爾”寬4米，高7.5米，是迄今為止人類發射的最大中遠紅外線望遠鏡。“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。除了長就一雙“慧眼”，“赫歇爾”望遠鏡還攜帶了約2300升超流體氦，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。

赫歇爾將專門蒐集來自太陽系以及銀河系，甚至數十億光年遠的外星系，像是新生的星系，天體的光線，和充實四個主要領域的研究：

在早期宇宙的星系形成和星系的演化；

恆星形成和它與星際介質的交互作用；

包括行星、彗星和衞星等太陽系內天體表面和大氣層的化學成分；

整體宇宙的分子化學。

赫歇爾空間站在太空中使用 “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。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。

2009年6月，觀測到M51漩渦星系神秘光線。

2009年10月24日，觀測到老鷹星雲（NGC 6611）核心部位的恆星形成區，其中存在着大量的星際氣體和塵埃。 ^[1] 

2011年，赫歇爾空間望遠鏡首次在獵户座的三個紅外波段上，首次發現每一區域大約每100萬個氫分子中存在1個氧分子。 ^[2] 

2011年，赫歇爾首次在太空中發現了帶電的太空水。這種水與人們熟悉的固體冰、液態水和氣態蒸氣都不相同，屬於一種新的水“態”，其在地球上不會自然生成。 ^[3] 

2011年5月，探測到在一些合併星系中心部位發出的超高速分子噴流，其中一些噴流的速度高達每秒1000公里，比地球上颶風快萬倍。赫歇爾的觀測顯示，在一些擁有活動星系核(AGN)的星系中，這種強烈的星系颶風能吹散幾乎所有的塵埃和氣體物質，從而造成星系內部恆星形成過程停止，中央黑洞也得不到新的物質補給。這項發現的意義在於，它第一次找到了科學家們一直在苦苦尋覓的，有關恆星新生過程和黑洞吸積的負反饋機制。 ^[4] 

口徑3.5米、價值10億歐元的赫歇爾（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。

SPIRE主要儀器系統由英國主導，包括中國在內的7個國家參與研製。

其實，在赫歇爾紅外天文台與普朗克衞星〔planck〕被火箭發射升空時，它的退役時間就已經被寫在日程表裏了，根據當時液氦的消耗速度和所攜帶的液氦總量，赫歇爾紅外天文台將於2013年3月使用完所攜帶的液氦，於五月將永久退役。

赫歇爾紅外天文台其實在退役後有兩個備選方案：一是將赫歇爾紅外天文台推入一個太陽軌道，這樣它在未來數百年內不會再接近地球。二是引導赫歇爾紅外天文台進入撞擊月球的軌道，令其高速衝擊月球以便在此過程中對月球地表下方可能存在的水冰進行探測，也使它在生命的最後一刻綻放出異樣光彩。

據國外媒體報道，赫歇爾空間望遠鏡的控制團隊已清空了衞星的燃料貯箱，並指令其切斷所有通訊。此時，這顆空間天文衞星正在圍繞着太陽緩慢漂泊，其與地球的距離約為214萬公里。

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。這段無線電指令發出後需要6秒鐘的時間才能到達望遠鏡，之後，地面控制中心需要等待6秒鐘才能確認通訊信號已經關閉。

在赫歇爾空間天文台耗盡最後一滴超流體氦冷卻劑之後，其退役也被提上了日程。氦冷卻劑對衞星上的設備和探測器至關重要，一旦用盡，整個衞星基本就失去了觀測各種天體的能力。

使赫歇爾空間天文台退役的第一步，就是將其從觀測位置移出。該位置的引力條件十分優越，距離地球的“夜面”約150萬公里，被稱為L2〔第二拉格朗日點〕。在7米長的赫歇爾望遠鏡移出之後，其他航天器就有機會進入L2拉格朗日點，充分利用這裏穩定的温度和光照條件。控制中心還清空了赫歇爾望遠鏡的肼推進劑貯箱，以減少未來爆炸的風險。清空過程中，控制中心指揮衞星啓動推進器，最終將燃料耗盡。

在赫歇爾望遠鏡緩慢漂泊——可能還會出現翻滾——的過程中，它的電池還將繼續工作，為衞星上的計算機提供電源。“在正常情況下，赫歇爾望遠鏡可 以利用一個自動恢復功能，啓動異頻雷達收發機，但我們已經將這一功能關閉，”米卡·施密特説，“它將永遠不再聯繫地球。我們會再次發出指令。這種模式是硬連線的，我們無法克服，但我們並不是故意要這麼做。”

雖然赫歇爾空間天文台的觀測生涯已經結束，但它採集的大量數據仍將帶來眾多的科學進展。天文學家將繼續檢視它拍攝的大量圖片，在很長的一段時間 裏，這些圖片仍將帶來許多重要的發現。除此之外，其他一些天文望遠鏡也能夠在同樣的波段上進行探測，它們獲得的數據與赫歇爾望遠鏡的數據可以互相佐證。在這些望遠鏡中，就有位於智利，新建不久的阿塔卡瑪大型毫米波天線陣。

“赫歇爾望遠鏡讓人印象深刻，至少在未來十年，甚至更長的時間裏，它仍將繼續帶來許多科學發現。當擁有這樣一個低温望遠鏡的時候，你幾乎必須要 時時催促自己。因為它運行的時間是有限的，你必須儘可能快地完成各種觀測。而且在那之後，你還需要仔細檢視它的觀測數據，這需要很長的一段時間，”歐洲航 天局科學主管阿爾瓦羅·希門尼斯(Alvaro Gimenez)教授説，“赫歇爾望遠鏡使我們對銀河系中恆星、行星有了非常多的瞭解。它向我們展示了許多恆星沿着巨大的宇宙細絲(filaments， 由氣體和塵埃構成)形成的過程。這些都是我們之前未曾知曉的。”