林寬雨

斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡

2020年1月30日，經(jīng)NASA（美國國家航空航天局）工程師的確認(rèn)，斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)進(jìn)入安全模式，停止了所有科學(xué)運轉(zhuǎn)。也就是說，在這一天，這位在太空中服役超過16年的“老兵”的工作生涯徹底畫上了句號，正式和我們揮手道了別。今天，咱們就來聊一聊關(guān)于斯皮策的故事，回憶一下它工作生涯中的點點滴滴。

“紅外眼”斯皮策

關(guān)于斯皮策的故事，咱們要從NASA的大型軌道天文臺計劃說起，這是一個設(shè)想很美好的計劃，想要通過4臺專長觀測波段不同的望遠(yuǎn)鏡，描繪出一幅絢麗多彩的宇宙畫卷。1990年，大型軌道天文臺中名氣最大的成員，同時也是我們最熟悉的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡率先發(fā)射升空。在哈勃之后，康普頓y射線天文臺、錢德拉X射線天文臺也于1991年和1999年相繼發(fā)射升空。在這之后的2003年，我們的主角斯皮策，以大型軌道天文臺最后一員的身份發(fā)射升空。

作為一個主要在紅外波段觀測宇宙的太空望遠(yuǎn)鏡，斯皮策的觀測方式跟我們熟悉的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡不同，它感知的是熱量而非可見光。正因為如此，斯皮策可以探測到很多光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)不了的東西，比如，那些發(fā)紅外線光譜但不發(fā)可見光的暗星云、星際塵埃等。另外，那些被濃密的宇宙塵埃遮擋的天體，啥勃沒辦法觀測到，但斯皮策卻能憑借“紅外眼”看得清清楚楚。對于宇宙中那些極其遙遠(yuǎn)的天體，斯皮策有時也能發(fā)現(xiàn)一些關(guān)于它們的秘密。可以說，斯皮策的存在拓寬了人類探索宇宙的眼界，靠著它的“紅外眼”，我們眼中的宇宙的形象變得更加豐富多彩。

敬業(yè)的勞模

除了業(yè)績卓著，斯皮策還有個很值得人們稱贊的地方，那就是敬業(yè)精神。在探索太空的過程中，斯皮策不止一次用自己的實際行動向我們詮釋了何為敬業(yè)。

●液氦不盡，探索不停

因為觀測波段的原因，斯皮策只有在超低溫環(huán)境中才能更好地發(fā)揮自己的作用。盡管太空本就是高寒之地，平均溫度已經(jīng)達(dá)到了-270℃，但因為太陽光輻射、望遠(yuǎn)鏡設(shè)備本身產(chǎn)生熱量等因素，斯皮策本身的溫度要更高一些。為了滿足斯皮策的工作需求，科學(xué)家專門為它準(zhǔn)備了可以在執(zhí)行任務(wù)時讓關(guān)鍵設(shè)備保持低溫的液氦冷卻劑。根據(jù)預(yù)估的液氦冷卻劑耗盡期限，科學(xué)家把斯皮策在太空中的工作時間設(shè)定為兩年半。結(jié)果，液氦的使用時長超出預(yù)期，直到2009年5月才被耗盡。

●身殘志堅，堅守崗位

伴隨著液氦冷卻劑的耗盡，斯皮策工作所需的超低溫環(huán)境也不復(fù)存在了，這直接導(dǎo)致其攜帶的紅外光譜儀和多波段成像光度計都無法正常工作了。但幸運的是，它攜帶的紅外陣列相機的4塊探測器陣列中，依舊有2塊可以繼續(xù)工作?？恐@僅存的2塊探測器陣列，“身殘志堅”的斯皮策選擇繼續(xù)堅守崗位，開啟了新一輪的探索任務(wù)。

●超越極限，發(fā)揮余熱

考慮到地球發(fā)出的熱量也會給自己的“紅外眼”帶來干擾，斯皮策沒有像它的大哥哈勃那樣繞著地球運轉(zhuǎn)，而是選擇了一條跟地球軌道幾乎一模一樣的行動路線，繞著太陽運轉(zhuǎn)。因為它的移動速度比地球慢一點，所以它和地球之間的距離隨著時間推移慢慢變大。到了2016年10月，在太空中運轉(zhuǎn)了13年的斯皮策已經(jīng)落后了小半圈。距離的拉大不僅讓通信變得更加困難，更糟糕的是，在斯皮策的眼里，太陽和地球離得越來越近。這使得斯皮策在把天線對準(zhǔn)地球時，不得不承受更多來自太陽的熱量。與此同時，與天線垂直的太陽能板不得不偏離太陽，使得發(fā)電效率變得越來越低。按照原本的計劃，此時的斯皮策應(yīng)該進(jìn)入安全模式以保護設(shè)備，但斯皮策選擇取消了安全限制，在高風(fēng)險模式下繼續(xù)工作，進(jìn)入所謂的“超越模式”。讓我們?yōu)槿绱司礃I(yè)的斯皮策點個大大的贊吧！

卓越的成就

出色的觀測方式、高配的設(shè)備、可敬的勞模精神，這三者加在一起得到的是斯皮策卓越的成就。讓我們把時間倒回到兩年前的8月25日，那是斯皮策發(fā)射15周年的紀(jì)念日。為了慶祝這個特殊的日子，NASA用一組精美的圖片展示了斯皮策豐碩的觀測成果，其中包括科學(xué)家根據(jù)斯皮策的數(shù)據(jù)繪制的有史以來第一張系外行星的“天氣地圖”、斯皮策在幾乎是已知的宇宙邊緣的地方探測到的COSMOS-AZTEC3星系群、斯皮策發(fā)現(xiàn)的巨大的土星環(huán)等。

在眾多貢獻(xiàn)中，大家最熟悉的可能要屬其在2017年發(fā)現(xiàn)的TRAPPIST-1恒星和其周圍尺寸與地球相仿的7顆行星。TRAPPIST-1恒星是一顆距地球約39光年的超冷矮恒星，它所在的系統(tǒng)備受關(guān)注的原因是人們在它們身上看到了太陽系的影子。被發(fā)現(xiàn)的7顆行星中，有3顆位于TRAPPIST-1恒星的宜居帶內(nèi)，它們的表面可能存在液態(tài)水，也有可能存在生命。結(jié)果究竟如何，計劃明年上天的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡可能會告訴我們答案。如果真的像人們期望的那樣，地球找到了“親兄弟”，它們的發(fā)現(xiàn)者斯皮策又要被記上一大功了。

告別也是一種無奈

對于如此敬業(yè)、又創(chuàng)下了很多壯舉的斯皮策來說，選擇在此時退役，其實也是在經(jīng)費有限的情況下做出的無奈之舉。據(jù)說，斯皮策從發(fā)射到退役大約花費了13.6億美元，如此大的開銷可能已經(jīng)讓NASA吃不消了。

另一方面，隨著與地球距離的拉長，斯皮策的科學(xué)產(chǎn)出也越來越?jīng)]有保障，在這種情況下，退役對于斯皮策來說，或許是最好的選擇。

（責(zé)任編輯：白玉磊）