飞在天上的望远镜

沈叶华

人类自孩童时起，便对望不到顶、看不到边际、繁星点点的天空充满了好奇与疑问。直到17世纪，意大利天文学家伽利略才用望远镜，看到月球上的山川大地，木星自己的“月亮”，以及土星的土星环。随着一代更比一代高倍、清晰的望远镜问世，人类将目光延伸至浩瀚的太空。到了19世纪，科学家发现想“看”得更多，已看得很远很远的光学望远镜不够用了，于是“第三只眼”——红外望远镜诞生了。

宇宙中的万物散发着多种电磁波：y射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线波、长波。我们的肉眼只能识别其中一种：可见光。其余电磁波（包括红外线），我们是一律看不到的。

也就是说，我们只能看到发出可见光的那一小部分天体，对于许多发出红外线的天体，我们是两眼一抹黑的，尽管我们对满天星斗百看不厌。想一睹天宫玉阙的精巧壮美，我们须使用

可见光只是电磁波谱中的一小段，分为七色：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫红外望远镜。为此，人类已将数个搭载红外望远镜的卫星（简称“红外卫星”）送人太空，它们拍回的照片刷新了我们对天体物质的认识。

可是，把一颗搭载红外望远镜的卫星送入太空既工作量大，又耗时长，而且还须花费巨款。有没有简便的替代方法呢？能把红外望远镜直接架设在高山上，就像山顶上天文台里的光学望远镜那样吗？很遗憾，大气中的水蒸气吸收了来自太空的大部分红外线，即便架设在高山顶上，红外望远镜也很难获得理想光源。

好在99%的水蒸气聚积在大气的最底层，即离地面约10公里的对流层。如果我们往上走，离开对流层，不就能甩掉水蒸气的干扰，接收天空中的红外光了吗？正是如此，对流层往上是同温层（距离地面10～50公里），同温层里水蒸气少，空气干燥，红外线特别强烈，是红外望远镜发挥作用的广阔舞台。这就是说，必须把红外望远镜架在云朵之上，这才有了把红外望远镜放在飞机上的创举——全球唯一一台机载的红外望远镜：同温层红外线天文台。

“同温层红外线天文台”是美国宇航局与德国航空太空中心正在开展的科研合作项目。它的吸睛之处是机身上有一个黑乎乎的大洞：洞里就是红外望远镜。简单地说，这个天文台就是“一架飞机+一台红外望远镜”。

这个飞行的天文台的“心脏”——红外望远镜由德国航空太空中心提供。它重19吨，反射望远镜直径2.5米。它的球面轴承、减震器等确保了红外望远镜不会因随飞机颠簸而震动，可以获得稳定的数据和清晰的照片。

美国宇航局购买了这架可载客232人的波音客机，对飞机的里里外外进行了大改造。他们用隔板将机舱分隔为头、尾两部分。机尾部分用于安放红外望远镜，机身左后侧切割出一个大洞，洞口长约4米，宽约6米（洞口可以开关），红外望远镜就是通过这个洞“观看”宇宙。机头部分用作科学家的工作区，原客机内的座椅被拆除，换上工作台、科学仪器……

从1997年至2010年，美国宇航局花了13年才将这架波音客机翻修改造成今日的移动天文台。2010年底，同温层红外线天文台正式启航，为人类探索红外线的世界开路架桥。

因为白天无法收集红外光，同温层红外线天文台只能在夜间工作，每周“上班”3～4次，每次飞行约10小时：晚上8点起飞，次日清晨6点降落机场。飞翔在距离地面13公里的高空（稍高于普通民航客机），它把99%的水蒸气抛在脚下。红外望远镜的洞口打开，揽收来自太空的红外线。机上约20名科学家（工作人员）紧张地工作着：有的校准望远镜，有的查看实时数据，有的协调科学家与机长的需求……

这个机载的红外望远镜探索内容包括：恒星的诞生与死亡;新星系的形成;太空中的各种分子;太阳系的行星、彗星、小行星;星云与星系;各天体的磁场;星系中心的黑洞等。

见识一下它为我们揭示的宇宙奥秘吧。2019年4月，同温层红外线天文台发现了氢化氦。科学家认为，氢化氦是宇宙大爆炸后形成的第一种分子。有了它，才通过化学反应产生了第二、第三、第四种……分子，再经过上百亿年的演化，形成了我们今天所见的恒星、行星、星系等五光十色的太空世界。但经过数十年的探测，科学家一直没找到氢化氦。终于在2019年，同温层红外线天文台不负众望，在NGC7027行星狀星云中发现了它，证实了宇宙发展的阶段史。

飞行的红外望远镜能追踪观测天体物质。它曾奋力追赶冥王星、海卫一（海王星的卫星）落在地球上的影子，并在追上的短短两三秒内，收集其大气的密度、成分等信息。

同温层红外线天文台探索太空至今有9年了，取得了丰硕成果。它还有一个胜过红外卫星的优势：能够紧跟最新科技成果，及时更换先进的科学仪器，而卫星升空后就无法改动了。

同温层红外线天文台为人类收集红外线，破解红外线，追寻更遥远、更微弱、更易逝的红外线——它将人类对宇宙的探索带上了一个新的高度。

（编辑 文 墨）