韦布又要“鸽”?空间望远镜上天前的一波三折( 二 )


韦布又要“鸽”?空间望远镜上天前的一波三折
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在无尘实验室组装好的望远镜实物图 。 版权/NASA/SSC
所有硬件的设计于1996基本完成 。 国家天文台的黄家声研究员 , 在90年代末20世纪初时 , 曾经参与了斯皮策空间望远镜上天前IRAC仪器的调试 。 他口述过一则逸事 。 在实验室阶段的IRAC仪器原本同普通相机一样 , 安装有一个快门 , 以便准确地估计曝光时间 , 同时也可以在暗室条件下测量本底 。 实验室的测试结果一直非常顺利 。 然而 , 就在把IRAC仪器装上望远镜后 , 快门测试时偶然发生了一次故障 , 停在了关闭状态 。 如果升空后也发生这种情况 , 就意味着“出师未捷身先死” , 将直接宣告仪器无法正常工作 。 IRAC小组非常担心 , 紧急召集了10名工程师研究原因 , 最终发现快门的失常是金属棒磁化造成的 , 也利用翻转电流的方向解决了这个问题 。 尽管如此 , 在发射的最终阶段 , NASA评估了风险后 , 还是做出了不用快门的决定 , 让IRAC“开”着上天 , 进一步防止可能的风险 。
软件方面 , 加州理工学院的红外处理分析中心(IPAC)为此特别建立了斯皮策空间望远镜科学中心 , 负责数据的处理分析 , 并在全世界范围内接收观测项目申请 。 上述快门对应的本底问题 , 就是通过后期的数据处理估计和去除的 。 相似的 , 斯皮策望远镜的IRS仪器在上天前也发生了意外 , 滤光片上出现了一个小小的裂缝 , 其产生的衍射条纹会直接影响到观测数据的质量 。 但发射已迫在眉睫 , 再重新磨一个新滤光片已经来不及了 , 只能祈祷发射过程中的推力不会扩大这个裂缝 。 幸运的是 , 发射和入轨一切顺利 , 裂缝并没有变化 。 地面人员也是在后期数据处理阶段 , 通过解衍射条纹方程 , 有效地去除了这一干扰项对光谱的影响 。
在反复论证的过程中 , 当年的SIRTF的竞争对手 , 欧空局(ESA)的60厘米级红外空间天文台ISO已经于1995年发射后又于1998年退役了 。 ISO在2.4微米-240微米和25微米-197微米分别提供了中远红外的图像和光谱信息 。 斯皮策望远镜最后的镜子虽然只有85厘米 , 似乎没有多大的提高 , 但因为同时期从接收机到控制系统设计的高速技术发展 , 斯皮策望远镜在探测的灵敏度、效率和精度方面比最初的设计提高了不止一个量级 , 仅从观测的净速度来看 , 1986年到2003年的速度提升就超过了1000倍 。 因此在同期的空间红外望远镜中 , 斯皮策望远镜虽然先发而后制 , 它的科学发现 , 特别是在星系宇宙学上的发现远远超过了其竞争对手 , 甚至也超越了最早设计时的想像 。 乃至斯皮策望远镜相关的天文学家 , 在后来提起这30年的漫长等待和坚守时 , 常说的一句话是 , “放轻松 , 摩尔定律会帮你解决大部分的难题 。 ”
韦布又要“鸽”?空间望远镜上天前的一波三折
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斯皮策望远镜从90年代初到最终发射时经历的设计变化 , 主要体现在仪器体积上 , 预期寿命和望远镜大小基本没变 , 但预算和仪器的自重得到了大辐降低 。 来源/Werner/Michael/Eisenhardt/Peter/MoreThingsintheHeavens(普林斯顿出版社)