你有没有想过，科学家为什么耗费巨资，将"望远镜"送到太空？

你有没有想过，科学家为什么耗费巨资，将"望远镜"送到太空？为什么科学家耗费巨资将"望远镜"放入太空？

天文望远镜开启了人类观测宇宙和认识世界的"征途"。从最初的微型望远镜，到巨型射电望远镜，再到各种型号和特长的太空望远镜。你可能会思考，科学家将望远镜放在太空中有着十分大的局限性，比如它不能太大，因为送到太空的成本很高；太空的望远镜很难修复，而且要花很多钱。可是尽管有这么多困难，那我们为什么还要这么做呢？

25年前的1990年，科学家们发射哈勃太空望远镜到地球轨道，十年后，斯皮策太空望远镜升空。包括钱德拉X射线天文台，XMM-牛顿和核能光谱望远镜阵列（或NuSTAR）在内的多个X 射线天文台也正在从太空栖息处勘测天空，这些太空高空位于地球上空。在接下来的十年中，NASA计划发射詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope），这是下一代哈勃望远镜和斯皮策太空望远镜，它将绕太阳运行。

放在太空的"眼睛"

很多人固执地认为将望远镜放在太空中有太多的局限性。对于运输方面来说，它不能太大，因为它必须适合发射它的火箭内部。如果有任何问题，我们的修复能力也将受到限制。最后，要说清楚，它非常昂贵。可是，总之那我们为什么还要这么做呢？

我们将望远镜放到太空中的主要原因是为了绕过地球的大气层，以便我们可以更清楚地了解正在研究的行星，恒星和星系。我们的大气层就像一条保护性毯子，只允许部分光线通过，而另一些则无法通过。在大多数情况下，这是一件好事。如果我们每次到外面时都遭到高能X射线或伽马射线的轰击，那么没有任何SPF等级可以保护我们。但是，这种保护意味着我们在为地面研究收集这些形式的光时不走运。我们不能完全要求大气对到达望远镜的光做任何特殊的例外"宽恕"。

难以解决的大气层阻碍

某些形式的光（例如上述的伽马射线和X射线以及大多数紫外线和红外光）根本无法从地面观察到，因为它们完全被地球的大气层遮挡了。将望远镜置于地球大气之外的太空中，是观察宇宙在这些波长下的样子的唯一方法。

那么，为什么我们不能只坚持不被大气完全遮挡的波长呢？这就像在丢失一半时试图拼凑拼图。例如，如果没有红外观察，我们将无法理解恒星是如何形成的。恒星的一生大部分时间都在以我们可以从地面观察到的光学波长发光，但是它们是由瓦斯和尘埃云层塌缩而生的，这些云层中的气体和尘埃大部分是在红外中发出的。恒星在生命的最初阶段一直被尘埃所笼罩，因此在光学上是看不见的。

如果我们无法在X射线波长下观察黑洞，那么我们对黑洞的研究将受到严格限制。黑洞至今无法直接观察到-尽管天文学家们越来越接近 -因此他们的"黑"的绰号。但是当黑洞以旋转圆盘的形式聚集其周围的物质时，该物质以X射线波长发射，因为它与天文学家所说的吸积盘相连。观察那些X射线可以提供有关黑洞质量和能量的信息。

让科学家伤透脑筋的大气湍流

但是，天基望远镜不仅用于观察我们的大气层完全阻挡的光线。尽管我们的大气层确实允许光波长通过，但是我们仍然像哈勃望远镜一样将光学望远镜送入轨道。这是因为大气湍流，或者是大气中的运动，使远处物体发出的光沿着其到达我们的路径以及地面上的我们的望远镜摆动。这种摆动会导致图像模糊，不如从天上望远镜从云层上方拍摄图像的天基望远镜提供的图像清晰。实际上，您每天晚上都会看到这种模糊的行为-大气湍流是使星星闪烁的原因。

地面望远镜也会受到天气的影响。在地面上，我们倾向于将光学和近红外望远镜高高地放在山顶或降雨最少的沙漠中，以便在晴朗的天空下最大程度地增加夜晚的时间。（这些位置也有助于避免来自邻近城市的光污染。）但是，当地面上的望远镜运气不好时，将会出现阴天或下雨的夜晚。

大气湍流

在某些波长下，大气一点也不重要，甚至可以在阴天或雨天条件下进行观测。例如，在更长的无线电波长处，光不容易被大气中的运动或任何拦截的云阻挡。相对于光学望远镜而言，射电望远镜的图像清晰度更受限制的因素往往是望远镜的尺寸而不是大气。因此，像在波多黎各丛林中的喀斯特石灰岩下沉坑中那样，可以方便地放置很大的天线而建造射电望远镜。自适应光学系统可以纠正大气干扰

天文学家正在开发技巧，以改善对地球的观测，以便我们的地面观测至少在光学和近红外方面可以更好地与太空设施的观测竞争。例如，自适应光学系统允许天文学家使用可变形反射镜校正大气造成的图像变形或模糊。通过观察附近的亮星，同时还观察感兴趣的天文目标，仪器可以实时模拟大气的运动。然后，再次使用该模型实时调整望远镜镜的形状，以消除这些大气失真。

但是，如果您要观察的行星或星系，与附近可用于建模的恒星距离太远怎么办？仅仅认命吗？你觉得很不走运啊？在这种情况下，天文学家只是向天空发射一束巨大的激光，然后观察一下，不觉得这是一个非常酷的事情吗？

大气干扰

不可否认，哈勃太空望远镜帮助我们重新衡量宇宙大爆炸的膨胀率，并测算了我们宇宙乃至我们太阳系的年龄；它绘制了大量行星和恒星的图像，并观察到某些恒星的生命结束时灾难性的超新星爆发。同样，斯皮策太空望远镜也向我们展示了很多宇宙的奥秘，比如它还很年轻。太空望远镜告诉我们很多新知识，刷新了人们的世界观和宇宙观，让我们了解太阳系之外的任何恒星系统中一次星系。

尽管有很多人认为不值得花钱在太空建立观测基地，但是我们虽然可以从地面上观察到很多东西，但是太空望远镜对于加速解决宇宙奥秘是至关重要的一步，也是尽快揭开宇宙诞生神秘面纱的必备武器。