赫歇爾發現了紅外線嗎

在地球表面進行的天文學觀測研究會由於，地球大氣層電磁輻射的干擾和阻隔而受到限制，只有光和無線電頻率的電磁訊號才不會被大氣層所隔斷，而在光和無線電波頻率範圍外的天文學研究非常重要。例如，在地球表面獲取X射線是不可能的，同樣的紅外線和紫外線也被大氣層阻斷了。

因為地球的大氣層對許多波段的天文觀測影響很大，所以需要把天文學觀察儀器放置到太空中。而且在地球大氣層外圍繞地球旋轉的望遠鏡也不會受到眨眼效應（大氣中空氣流動造成的）的影響，還能避開地球表面人工光源的光汙染。

目前已有不少空間望遠鏡在太空中執行，大大增加了我們對於宇宙的認識。太空望遠鏡可以根據電磁波譜的主要頻段來區分，自高頻至低頻可以分為伽瑪射線區、X射線區、紫外線區、可見光區、紅外線區、微波區和無線電區。而波長和頻率相反，頻率越高波長越短，太空望遠鏡的工作區間便是上述中的一個或多個頻段。

伽瑪射線天文望遠鏡

伽瑪射線可以來自超新星、中子星、脈衝星和黑洞，而具有極高能量的伽瑪射線暴也已經被探測到，而伽瑪射線會被大氣層吸收，伽瑪射線望遠鏡主要採集並觀測宇宙中的高能伽瑪射線源。

費米伽瑪射線太空望遠鏡是在地球低軌道的伽馬射線天文臺，是美國、德國、法國、義大利、日本、瑞典聯合，於2008年發射，用來進行大面積巡天以研究天文物理或宇宙論現象，如活動星系核、脈衝星、其他高能輻射來源和暗物質，另外，它搭載的伽瑪射線爆監視系統可用來研究伽瑪射線暴。

康普頓伽瑪射線天文臺是NASA於1991年發射的伽瑪射線天文臺，以在伽瑪射線領域做出重要貢獻的美國物理學家康普頓的名字命名，於1991年由亞特蘭蒂斯號太空梭搭載升空，是大型軌道天文臺計劃的四臺太空望遠鏡之一。

康普頓伽瑪射線天文臺在軌期間進行了兩次巡天，第一次巡天觀測了蟹狀星雲、天鵝座X-1、天鵝座X-3等天體，第二次巡天包括銀河系中心、超新星1987A等，並在4年時間裡發現了271個伽瑪射線源、記錄了約2500個伽瑪射線暴。康普頓伽瑪射線天文臺的設計壽命為5年，但一直工作了9年時間，2000年5月26日，在傳回最後一次太陽觀測資料後，最終在6月4日被引導墜入地球大氣層，在太平洋上空燒燬。

X射線天文臺

X射線的發射源有很多種天體，如星系中的超新星遺蹟、恆星、白矮星、中子星或黑洞等，星系團可以透過星系核中的超大質量黑洞來發射X射線。太陽系中的有些天體也會發射X射線，而月球能夠反射來自太陽的X射線，太陽風中的高能粒子高速撞擊到月球表面後，還會激發月球表面的物質粒子，從而產生X射線，宇宙還有很多無法一一辨認的X射線源，一般認為它們發射的X射線集體形成了觀測到的X射線背景。與伽瑪射線類似，X射線在大氣層中會被大幅吸收，X射線望遠鏡用於觀測高能的X射線。

錢德拉X射線天文臺是NASA於1999年發射的X射線天文臺，以美國籍印度物理學家蘇布拉馬尼揚·錢德拉塞卡命名，是大型軌道天文臺計劃的四臺太空望遠鏡之一。其特點是兼具極高的空間解析度和譜解析度，被認為是X射線天文學上具有里程碑意義的空間望遠鏡，標誌著X射線天文學從測光時代進入了光譜時代。

錢德拉X射線天文臺取得了大量的成果，包括髮現了中等質量黑洞的證據、發現伽瑪射線暴中的X射線發射，觀測到了銀河系中心超大質量黑洞人馬座A的X射線輻射，觀測到了物質從原恆星盤落入恆星時發出的X射線等。

XMM-牛頓衛星是歐空局1999年發射的X射線天文臺，具有極高的譜分辨本領。

紫外線天文臺

紫外線來源於太陽以及其他恆星和星系，同樣會被地球大氣層大量吸收。紫外望遠鏡用於觀測波長範圍約為100至3200埃米（埃米是晶體學、原子物理、超顯微結構等常用的長度單位，即奈米的十分之一）的紫外線。

極紫外探測器於1992年6月7日發射，使用於紫外線天文學的太空望遠鏡，是第一架有能力偵測波長範圍在7至76奈米短波紫外線輻射的儀器，對全天空所做的巡天觀測總共編錄了801個天體，於2002年1月30日重返大氣層燒燬。

遠紫外分光探測器是約翰霍普金斯大學為NASA研製的一顆紫外線天文臺，工作在電磁波譜中波長為90至120奈米的紫外波段，主要科學目標包括研究宇宙大爆炸初期的氘合成，宇宙中各種化學元素的丰度、星系的化學演化、星際介質等。

軌道天文臺3號於1972年8月21日發射，是最成功的一次軌道天文臺任務，裝載了X射線檢測器、口徑80公分的紫外線望遠鏡，在發射成功之後，被重新命名為哥白尼號，以紀念波蘭天文學家尼古拉斯·哥白尼的500週年誕辰。哥白尼號一直工作到1981年2月，送回了大量的X射線觀察資料，以及數百顆高解析度的恆星光譜。

在此之前還發射了3次軌道天文臺任務：軌道天文臺1號攜帶了觀測紫外線、X-射線和伽馬射線輻射的儀器，於1966年4月8日成發射升空，但因電源故障使得任務在發射三天後失敗；軌道天文臺2號在1968年12月7日發射，攜帶了11架紫外線望遠鏡，他成功的進行觀測到1973年1月，對天文學有許多重大的發現和貢獻，發現了彗星有極大的、直徑數十萬公里的氫冕包圍在外面；軌道天文臺B攜帶了口徑38英寸的紫外線望遠鏡，在1973年11月3日發射之後，未能與火箭分離、墜入大西洋。

可見光天文望遠鏡

可見光是天文學中最古老的形式，所覆蓋的研究範圍大約為4000至7000埃米。將一臺光學望遠鏡置於太空中，可以消除一切大氣層對光學觀測帶來的影響（參見視寧度，視寧度是指望遠鏡顯示影象的清晰度），從而能夠得到更高解析度的成像，光學望遠鏡可以用來觀測恆星、星系、星雲、原行星盤等眾多天體。

哈勃太空望遠鏡是以天文學家愛德溫·哈勃為名，於1990年發射，已經成為天文史上最重要的儀表，是大型軌道天文臺計劃的四臺太空望遠鏡之一。它成功彌補了地面觀測的不足，哈勃幫助解決了一些長期困擾天文學家的問題，使得人類對天文物理有更多的認識，而且匯出了新的整體理論來解釋這些結果，使我們對宇宙的擴張速率和年齡有更正確的認知。

它的超深空視場則是目前能獲得的最深入、也是最敏銳的太空光學影像，哈勃也被用來改善宇宙年齡的估計，經由哈勃太空望遠鏡的觀測資料，宇宙的年齡是137億年。由哈勃提供的高解析光譜和影像證實了黑洞存在於星系核中的學說，哈勃的計劃在未來將著重於星系核心黑洞質量和星系本質的緊密關聯上，哈勃還獲得了自從1979年航海家二號飛掠木星之後最為清晰的影像，並且很幸運地捕捉了數個世紀才會發生一次的彗星碰撞木星的動力學事件，它也被用來研究太陽系外圍的天體，包括矮行星冥王星和鬩神星。

紅外線天文臺

紅外線的能量要低於可見光，因此某些具有較低溫度而不能輻射可見光的天體則可以發射紅外線，包括溫度較低的恆星（如褐矮星）、暗星雲、紅移星系等。

紅外天文衛星是在太空中的天文臺，以紅外線巡天、執行勘查整個天空的任務，於1983年1月25日發射升空，任務執行了10個月之久，發現了50萬個紅外線源，大約有7。5萬個是仍然處在恆星誕生階段的星爆星系，其他許多則是處在行星形成階段，有塵埃組成的星盤環繞著的一般恆星。

斯皮策太空望遠鏡是NASA於2003年發射的一顆紅外天文臺，是大型軌道天文臺計劃的最後一臺空間望遠鏡。由於裝置本身也能產生紅外線熱量，所以斯皮策太空望遠鏡保持低溫工作，工作溫度低至零下267攝氏度，能看到太冷而不能發出太多可見光的東西，包括系外行星、褐矮星和在恆星之間的空間中發現的冷物質。

斯皮策太空望遠鏡還研究了一些最遙遠的星系，它們中的一些天體發出的光到達我們這裡時已經傳播了數十億年，使科學家能夠看到這些天體很久以前的樣子，加深了我們對宇宙形成過程中星系形成的理解。斯皮策太空望遠鏡還對星際塵埃有敏銳的洞察力，星際塵埃在大多數星系中都普遍存在，它與大量雲中的氣體混合，可以凝結成恆星，殘骸可以孕育行星。

透過一種叫做光譜學的技術，可以分析塵埃的化學成分，瞭解形成行星和恆星的成分，斯皮策在土星周圍發現了一個以前未被發現的環，由可見光觀測站看不到的稀疏塵埃粒子組成。此外，當可見光不能穿透塵埃時，一些紅外線波長的光可以穿透塵埃，這使得斯皮策太空望遠鏡能夠揭示出原本在視線範圍內仍被遮擋的區域。

斯皮策還有一些關於系外行星的發現，使用了一種稱為凌日法的技術來確認行星，凌日法是尋找行星在其前方經過時在恆星光線中產生的傾角，然後斯皮策太空望遠鏡在同一個系統中發現了五顆地球大小的行星，這是迄今為止在一顆恆星周圍發現的最大一批類地系外行星。在2020年1月30日，望遠鏡被人為主動關閉、結束任務。

赫歇爾太空天文臺是歐空局的一顆空間天文臺，於2009年升空，原名“遠紅外線和亞毫米波望遠鏡”，為紀念發現紅外線的英國天文學家赫歇爾而命名為“赫歇爾空間天文臺”，是第一個在空間中對整個遠紅外線和亞毫米波進行觀測的天文臺。將專門蒐集來自遙遠的不知名天體的微弱光線，由於裝置本身也能產生紅外線熱量、需保持低溫工作，2013年4月29日，赫歇爾太空天文臺因致冷劑耗盡而結束任務。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是計劃中的紅外線太空望遠鏡，以美國宇航局第二任局長詹姆斯·韋伯的名字命名，曾領導了阿波羅計劃等一系列美國重要的太空探測專案。由NASA，歐洲航天局和加拿大航天局開發，主要承包商是諾斯羅普·格魯曼公司，開發於1996年開始，原計劃耗費5億美元並於2007年發射升空，但由於各種原因，導致專案嚴重超支，發射時間數次推遲，發射日期已推遲到2021年10月，當前的開發成本超過100億美元。

它擁有一個直徑6。5米、分割成18面鏡片的主鏡，放置於太陽─地球的第二拉格朗日點，飄蕩在地球背向太陽的後面150萬公里的太空。一個大型遮陽板將保持它的鏡片和四個科學儀器溫度低於50開，該望遠鏡的主要的任務是調查大爆炸理論的殘餘紅外線證據（宇宙微波背景輻射），即觀測今天可見宇宙的初期狀態，為此它配備高靈敏度紅外線感測器、光譜器等。為便於觀測，機體要能承受極度低溫，也要避開太陽光與地球反射光等等，為此望遠鏡附帶了可摺疊遮光板，以遮蔽會成為干擾的光源。

因其處於拉格朗日點，地球、太陽與望遠鏡三者的視界總處於一定的相對位置，不用頻繁的修正位置也能讓遮光板發揮功效，重力相對穩定，故相對於鄰近天體來說可以保持不變的位置，不用頻繁地進行位置修正，可以更穩定的進行觀測，而且還不會受到地球軌道附近灰塵的影響。

微波望遠鏡

微波頻率的光子數量龐大，但由於單個此類光子的能量很低，觀測它們需要採集足夠多的數量，微波輻射的主要觀測物件包括宇宙微波背景輻射、蘇尼亞耶夫澤爾多維奇效應，以及來自我們銀河系的同步輻射和軔致輻射等。

宇宙背景探測者也稱為探險家66號，是建造來探索宇宙論的第一顆衛星，他的目的是調查宇宙間的宇宙微波背景輻射，測量和提供的結果將可以協助提供我們瞭解宇宙的形狀，這工作也將可以鞏固宇宙的大霹靂理論，這個計劃的兩位主要研究員，喬治·斯穆特和約翰·馬瑟在2006年獲得諾貝爾物理獎。

普朗克巡天者是NASA和歐空局的科學計劃，於2009年升空，以1918年獲得諾貝爾物理獎的德國科學家馬克斯·普朗克命名，將以史無前例的高靈敏的角解析力獲取宇宙微波背景輻射在整個天空的的各向異性圖。普朗克巡天者將提供幾個宇宙學和天體物理學的主要訊息，例如，測試早期宇宙的理論和宇宙結構的起源。

射電望遠鏡

無線電波也稱射電，射電源有超新星遺蹟、激微波、引力透鏡、星爆星系等多種天體，大氣層對於無線電波而言是透明的。地面經典射電望遠鏡的基本原理是和光學反射望遠鏡相似，投射來的電磁波被一精確鏡面反射後，同相到達公共焦點，在焦點處放大10～1000倍，並變換成較低頻率，然後再進一步放大、檢波，最後以適於特定研究的方式進行記錄、處理和顯示，如FAST、阿雷西博等。太空中的射電望遠鏡主要用於進行甚長基線干涉測量，是天體測量和天體物理研究的技術方法。

FAST射電望遠鏡又被稱為“中國天眼”，是中國科學院國家天文臺的一座射電望遠鏡，主體工程2011年開工，2016年落成，是目前世界上最大的填充口徑射電望遠鏡，還是僅次於俄羅斯RATAN-600環狀射電望遠鏡的世界第二大的單一口徑射電望遠鏡。

阿雷西博射電望遠鏡口徑為305米，建成於1963年，位於波多黎各，由史丹佛國際研究中心、美國國家科學基金會與康奈爾大學管理，主要用於對射電天文學、大氣科學、雷達天文學等領域進行研究。阿雷西博望遠鏡發現了水星的自轉週期、證明了中子星的存在，第一次直接觀測到小行星影像，輔助發現了第一批系外行星，發現了第一個脈衝雙星系統、第一個毫秒脈衝星。2020年12月1日，塔尖折斷、接收裝置平臺墜落並砸毀了望遠鏡反射盤表面，望遠鏡本身全毀。

粒子探測衛星

除此之外還有進行粒子探測的衛星，主要用於尋找宇宙射線和電子，它們可以來自太陽、銀河系和河外星系中的源，也有來自活動星系核的超高能宇宙線。

暗物質粒子探測衛星命名為“悟空”，於2015年升空，是中國第一個空間望遠鏡，用於探測暗物質，是現今觀測能段範圍最寬、能量解析度最優的暗物質粒子空間探測器。

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