約瑟夫·A.安吉洛所著的《太空天文探測(cè)器(太空先鋒)》向讀者介紹了現(xiàn)代天文學(xué)和天體物理學(xué)知識(shí)，從光學(xué)天文學(xué)、伽馬射線天文學(xué)、X射線天文學(xué)直到紅外線天文學(xué)、紫外線天文學(xué)；還介紹了眾多正在執(zhí)行天文觀測(cè)任務(wù)的太空天文臺(tái)，如美國國家航空航天局著名的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、康普頓伽馬射線天文臺(tái)、錢德拉X射線天文臺(tái)、斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡和即將升空的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡等。
通過閱讀《太空天文探測(cè)器(太空先鋒)》，讀者不僅可以了解天文學(xué)的發(fā)展史，還可以了解太空天文學(xué)的最新進(jìn)展和未來發(fā)展趨勢(shì)。那些正在運(yùn)行的航天器不僅是人類智慧的結(jié)晶，而且也是人類科學(xué)發(fā)展的偉大成就�！短仗煳奶綔y(cè)器(太空先鋒)》配有許多精美的插圖和珍貴的照片，還有許多杰出的太空科學(xué)家的生平業(yè)績(jī)簡(jiǎn)介。
作者簡(jiǎn)介：
約瑟夫·A.安吉洛(JosephA.Angelo，Jr.)，博士，退役美國空軍中校，現(xiàn)在是技術(shù)作家。作為洛林斯(Rollins)學(xué)院的一名物理學(xué)兼職教授，他教授天文學(xué)入門課程——“宇宙的演進(jìn)”。安吉洛博士編寫有許多工具書，其中包括TheFactsonFile出版公司出版的《太空和天文學(xué)手冊(cè)》和著名的《太空與天文學(xué)百科全書》。
目錄：
主譯的話
前言
鳴謝
簡(jiǎn)介
◇1從原始人石刻到斯皮策天文望遠(yuǎn)鏡
從原始人石刻到《天文學(xué)大成》
當(dāng)代天文學(xué)中的星座
天體測(cè)定學(xué)和伊巴谷號(hào)宇宙飛船
伽利略和望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)
超新星
探測(cè)氣球和深度探測(cè)火箭把人類帶向了太空
電磁光譜
菜曼·斯皮策和太空天文學(xué)的發(fā)展前景
在美國國家航空航天局旗下的正在運(yùn)行的天文觀測(cè)臺(tái)
為天文學(xué)服務(wù)的機(jī)器人航天器主譯的話
前言
鳴謝
簡(jiǎn)介
◇1從原始人石刻到斯皮策天文望遠(yuǎn)鏡
從原始人石刻到《天文學(xué)大成》
當(dāng)代天文學(xué)中的星座
天體測(cè)定學(xué)和伊巴谷號(hào)宇宙飛船
伽利略和望遠(yuǎn)鏡天文學(xué)
超新星
探測(cè)氣球和深度探測(cè)火箭把人類帶向了太空
電磁光譜
菜曼·斯皮策和太空天文學(xué)的發(fā)展前景
在美國國家航空航天局旗下的正在運(yùn)行的天文觀測(cè)臺(tái)
為天文學(xué)服務(wù)的機(jī)器人航天器
◇2高能天體物理學(xué)：與宇宙面對(duì)面的科學(xué)
基本粒子——它實(shí)際上是一個(gè)非常非常小的世界
自然界中的基本力量
艾薩克·牛頓爵士——世界上第一位天體物理學(xué)家
美國國家航空航天局的高能天文觀測(cè)臺(tái)
現(xiàn)代天體物理學(xué)的地位
美國國家航空航天局的哥白尼號(hào)航天器
◇3發(fā)生在行星天文學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的一場(chǎng)革命
對(duì)太陽系進(jìn)行探測(cè)的一個(gè)黃金時(shí)代
“維尼拉”號(hào)探測(cè)器和航天器
進(jìn)行行星探測(cè)的新一輪浪潮
伽利略號(hào)太空探測(cè)任務(wù)
卡西尼號(hào)和惠更斯號(hào)航天器
火星探測(cè)漫游者航天器
探測(cè)太陽系內(nèi)的小天體
探訪近地小行星計(jì)劃
“喬托歐空”號(hào)探測(cè)器
星塵計(jì)劃
深度撞擊任務(wù)
“新視野”號(hào)冥王星——柯伊伯帶近天體探測(cè)航天器
◇4光學(xué)天文學(xué)和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡
安德斯·昂格斯特羅姆
恒星和它們的生命周期
參宿四
亨利·諾里斯·羅素和赫羅圖
埃德溫·鮑威爾·哈勃
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡
◇5伽馬射線天文學(xué)和康普頓伽馬射線天文臺(tái)
伽馬射線爆發(fā)
美國國家航空航天局的康普頓伽馬射線天文臺(tái)
阿瑟·霍利·康普頓
宇宙射線衛(wèi)星(COS-B)
“魚燕”軌道觀測(cè)衛(wèi)星
◇6X射線天文學(xué)和錢德拉X射線天文臺(tái)
X射線爆源
美國國家航空航天局的錢德拉X射線天文臺(tái)
薩拉馬尼安·錢德拉塞卡(也被稱為錢德拉)
美國國家航空航天局的羅西X射線時(shí)變探測(cè)器
美國國家航空航天局計(jì)劃中的星座X射線天文臺(tái)
◇7紅外線天文學(xué)和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡
斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡
美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡
◇8紫外線天文學(xué)和極端紫外線探測(cè)器
國際紫外線探測(cè)器
超新星1987A
極端紫外線探測(cè)器
遠(yuǎn)紫外線分光探測(cè)器
美國國家航空航天局的星系演變探測(cè)器
活躍的星系
◇9對(duì)最近的恒星的訪問：在太空對(duì)太陽進(jìn)行物理學(xué)研究
太陽：人類的父母星
天空實(shí)驗(yàn)室
Yohkoh號(hào)宇宙飛船
太陽和太陽風(fēng)層探測(cè)器
尤利西斯航天器
恒星探測(cè)器的飛行任務(wù)
◇10月球——天文學(xué)和天體物理學(xué)的觀測(cè)平臺(tái)
月球基地的前景和相關(guān)概念
月球
月球遠(yuǎn)端無線電天文學(xué)和其他將來可能被使用的天文觀測(cè)設(shè)備
軌道運(yùn)行隔離設(shè)施
◇11尋找太陽系以外的行星、褐矮星和暗物質(zhì)
太陽系以外的行星
類地行星
行星的中天現(xiàn)象
褐矮星
暗物質(zhì)
◇12宇宙微波環(huán)境下的難題
早期的宇宙論
哥白尼倡導(dǎo)的天文學(xué)革命
創(chuàng)世大爆炸宇宙論
宇宙論原則
威爾金森微波各向異性探測(cè)器(WMAP)
21世紀(jì)的宇宙論
宇宙的命運(yùn)
暗物質(zhì)
意識(shí)和宇宙
引力
黑洞
◇13結(jié)語
大事年表
譯者感言◇哈勃太空望遠(yuǎn)鏡
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡(HST)是歐洲航天局(ESA)和美國國家航空航天局的合作項(xiàng)目。它的目標(biāo)是在太空建立一個(gè)長(zhǎng)期的光學(xué)天文觀測(cè)平臺(tái)，這個(gè)天文觀測(cè)平臺(tái)將為整個(gè)國際天文學(xué)界服務(wù)。這個(gè)正在運(yùn)行的天文觀測(cè)設(shè)備是以美國天文學(xué)家埃德溫·鮑威爾·哈勃的名字來命名的。哈勃通過自己在20世紀(jì)上半葉所進(jìn)行的具有開拓性的天文觀測(cè)活動(dòng)，從根本上改變了人們對(duì)宇宙的體積、結(jié)構(gòu)和構(gòu)成的原有認(rèn)識(shí)。
天文學(xué)家和太空科學(xué)家利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)看得見的宇宙進(jìn)行觀測(cè)，他們目前的觀測(cè)距離是以前從來沒有達(dá)到過的。他們還利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡來研究各種有趣的天文現(xiàn)象。例如，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在1996年的觀測(cè)結(jié)果顯示：宇宙中存在星系的數(shù)量要比先前科學(xué)家們預(yù)計(jì)的數(shù)量大約多出500億(10的9次方)個(gè)。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度為43英尺(13.1米)，它的直徑是14英尺(4.27米)。按照最初的設(shè)計(jì)，這個(gè)太空天文觀測(cè)臺(tái)提供的詳細(xì)觀測(cè)數(shù)據(jù)將覆蓋電磁光譜的可見光區(qū)、近紅外區(qū)域和紫外線區(qū)域。它的電力供應(yīng)系統(tǒng)包括兩塊太陽電池板(當(dāng)航天器進(jìn)入運(yùn)行軌道后它會(huì)展開)，電池和電源調(diào)節(jié)設(shè)備。它的質(zhì)量為2.4萬磅(1.1萬千克)。這個(gè)自由飛行的天文觀測(cè)平臺(tái)在1990年4月25日被STS-31號(hào)航天飛機(jī)首先放置在375英里(600千米)的低地球軌道。當(dāng)時(shí)，STS-31號(hào)航天飛機(jī)正在執(zhí)行“發(fā)現(xiàn)號(hào)”太空探索任務(wù)。
在哈勃太空望遠(yuǎn)鏡被成功發(fā)射以后的若干年里，總有一些重大的事件發(fā)生。其中包括科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)存在球面像差——這一瑕疵嚴(yán)重威脅到太空望遠(yuǎn)鏡的實(shí)用性。然而，人們最終還是找到了解決這個(gè)問題的實(shí)用方案。STS-61號(hào)航天飛機(jī)在1993年12月執(zhí)行“奮進(jìn)號(hào)”航天任務(wù)時(shí)成功地完成了對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的在軌檢修。球面像差的影響被克服了，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡又恢復(fù)了正常的工作狀態(tài)。在執(zhí)行這次任務(wù)期間，宇航員用第二代廣域和行星照相機(jī)更換了最初的廣域和行星照相機(jī)。第二代廣域和行星照相機(jī)中的中繼反射鏡產(chǎn)生的球面像差可以抵消整個(gè)觀測(cè)系統(tǒng)主鏡的球面像差。主鏡的邊緣厚度為2微米，如果第二代廣域和行星照相機(jī)中的修正鏡片的厚度也是2微米，那就顯得太厚了。除此以外，宇航員在檢修任務(wù)時(shí)還用“太空望遠(yuǎn)鏡光軸補(bǔ)償校正光學(xué)儀(COSTAR)”取代了高速光度計(jì)。按照設(shè)計(jì)，COSTAR可以用來改正其他3個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備主鏡的球面像差。這3個(gè)設(shè)備分別是：歐洲航天局制造的暗天體照相機(jī)(FOC)，暗天體攝譜儀(FOS)和戈達(dá)德高解析攝譜儀(GHRS)。
在1997年2月，“STS-82”號(hào)航天飛機(jī)在執(zhí)行“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天任務(wù)時(shí)，成功地完成了對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的第二次檢修(HSTSM-02)。作為這次檢修任務(wù)的一部分，宇航員們?yōu)楣胀h(yuǎn)鏡安裝了太空望遠(yuǎn)鏡影像攝譜儀(STIS)，近紅外線照相機(jī)和多目標(biāo)分光儀(NICMOS)。宇航員們同時(shí)利用這些設(shè)備分別替換掉戈達(dá)德高解析攝譜儀(GHRS)和暗天體攝譜儀(FOS)。STIS可以在4個(gè)光譜波段的范圍內(nèi)對(duì)宇宙進(jìn)行觀測(cè)。它的觀測(cè)范圍從紫外線區(qū)域，延伸到可見光區(qū)域并進(jìn)入近紅外線區(qū)域。天文學(xué)家們可以利用STIS來分析天體的溫度、構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)和其他重要特征。由于NICMOS的波長(zhǎng)范圍在近紅外線區(qū)域內(nèi)，天文學(xué)家們可以利用它來觀測(cè)由塵埃構(gòu)成的星系內(nèi)核并研究位于恒星周圍的有趣的圓盤。這里提到的星系是銀河系中十分活躍的中心星系。這些有趣的圓盤是由原行星構(gòu)成的。
1999年11月13日，由于第四個(gè)陀螺儀失靈了，地面指揮中心的工作人員讓哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入安全模式。在安全模式下，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡不能對(duì)天體目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。但是，它的整體安全性能得到了保證。這種保護(hù)模式使地面指揮中心可以控制哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。由于只有兩個(gè)陀螺儀處于工作狀態(tài)，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)的精確度無法達(dá)到進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)的技術(shù)要求。為了保護(hù)光學(xué)儀器，地面指揮中心的工作人員將哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的孔徑門關(guān)閉，然后他們又調(diào)準(zhǔn)了航天器的方向以確保太陽電池板可以接收到充足的太陽光。
1999年12月19日，7位宇航員登上了“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)。航天飛機(jī)從肯尼迪航天中心起飛，這次航天飛行的任務(wù)是對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡再一次進(jìn)行在軌檢修。當(dāng)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的第三個(gè)陀螺儀失靈時(shí)(為了保證科學(xué)觀測(cè)的精確度，太空天文望遠(yuǎn)鏡至少需要3個(gè)能進(jìn)行正常工作的陀螺儀)，美國國家航空航天局決定將第三次檢修任務(wù)分為兩個(gè)階段：3A檢修任務(wù)(SM3A)和3B檢修任務(wù)(SM3B)。在6天的時(shí)間里，宇航員先后3次在太空船以外對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了檢修。他們換掉了一些破舊和過期的設(shè)備，完成了SM3A階段的關(guān)鍵任務(wù)。在這一階段，最重要的任務(wù)是替換使望遠(yuǎn)鏡可以準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)天體目標(biāo)的陀螺儀。宇航員還為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡安裝了高級(jí)中心計(jì)算機(jī)、電子數(shù)據(jù)記錄器、電池改善工具和新的絕熱毯。在發(fā)現(xiàn)號(hào)和它的宇航員(于12月27日)安全地返回地面以后，負(fù)責(zé)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡飛行的地面指揮中心的工作人員開啟了使哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)。由于這次檢修任務(wù)的成功完成，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)煥然一新，它又可以執(zhí)行各種天文觀測(cè)任務(wù)了。
第三次檢修任務(wù)的第二階段在2002年3月進(jìn)行。美國國家航空航天局將哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)發(fā)射升空。這樣，7名宇航員可以同哈勃太空望遠(yuǎn)鏡會(huì)面并對(duì)它進(jìn)行升級(jí)改造。“STS-109”號(hào)任務(wù)也被稱為SM3B。這次任務(wù)開始于2002年的3月1日。在執(zhí)行這次任務(wù)期間，宇航員一共進(jìn)行了5次太空行走。他們的主要任務(wù)是為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡安裝一臺(tái)新的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它就是先進(jìn)的巡天照相機(jī)(ACS)。這臺(tái)設(shè)備把已經(jīng)為人類服役了將近12年的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡帶入了21世紀(jì)。ACS具有觀測(cè)視野廣、圖像質(zhì)量清晰和敏感度高等特征。在ACS的幫助下，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)范圍擴(kuò)大了一倍。在數(shù)據(jù)收集量方面，ACS是第二代廣域和行星照相機(jī)(HST早期使用的觀測(cè)設(shè)備)的10倍還多。
在執(zhí)行這次任務(wù)的過程中，宇航員還對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的電力供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造。他們換掉了已經(jīng)使用8年的4塊太陽能板。取而代之的是體積更小，硬度更大的新的太陽能板。它們可以多產(chǎn)生30％的電力。在進(jìn)行最后一次太空行走的過程中，STS-109的宇航員為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的近紅外線照相機(jī)和多目標(biāo)分光儀安裝了新的冷卻系統(tǒng)。在原有的冷卻劑被耗盡以后，這兩個(gè)觀測(cè)設(shè)備一直處于休眠狀態(tài)。原有的冷卻劑的重量為220磅(100千克)，它是一種由氮構(gòu)成的固態(tài)冷卻劑。新的冷卻系統(tǒng)可以使NICMOS的紅外探測(cè)器的溫度下降到-315度F(-193攝氏度)以下。最后，宇航員還替換了4個(gè)反應(yīng)輪配件中的一個(gè)，這4個(gè)反應(yīng)輪配件構(gòu)成了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的對(duì)準(zhǔn)控制系統(tǒng)。
2004年1月16日，美國國家航空航天局的執(zhí)行官奧基弗宣布取消對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的第四次檢修任務(wù)。按原計(jì)劃，這次檢修任務(wù)將在2006年進(jìn)行，這也是航天飛機(jī)最后一次針對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行太空飛行。在這期間，宇航員除了進(jìn)行檢修工作以外，還要為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡安裝新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。在哥倫比亞號(hào)失事(2003年2月1日)以后，美國國家航空航天局的執(zhí)行官在制定新的航天飛行計(jì)劃時(shí)，首先要考慮它的安全系數(shù)。然而，美國國家航空航天局的現(xiàn)任執(zhí)行官邁克爾·格里芬已經(jīng)決定利用航天飛機(jī)再一次對(duì)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行檢修，這項(xiàng)任務(wù)已經(jīng)被列入美國國家航空航天局2007年度的財(cái)政預(yù)算中。
除此以外，美國國家航空航天局還考慮用機(jī)械臂捕獲哈勃太空望遠(yuǎn)鏡并讓它脫離現(xiàn)在的運(yùn)行軌道(這是一個(gè)備份計(jì)劃)。美國國家航空航天局的管理者們無法讓哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的生命周期超過2007年。這是因?yàn)樗膬蓚�(gè)關(guān)鍵部件需要更換或檢修。這兩個(gè)關(guān)鍵部件就是陀螺儀和電池。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的替代者是詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。按目前的計(jì)劃，它將在2011年8月被發(fā)射升空。
雖然哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在夜以繼日地工作，它并非把全部的時(shí)間都花在對(duì)宇宙的觀測(cè)上。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡每運(yùn)行一周大約要花95分鐘。其中一部分時(shí)間用來處理日常事務(wù)，另一部分時(shí)間用來進(jìn)行天文觀測(cè)。這些日常事務(wù)具體包括：獲取新的觀測(cè)目標(biāo)、避開太陽或月亮、改變通訊天線的方向和數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ健⒔邮艿孛骊P(guān)于工作安排的指令、下傳實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器和其他類似的活動(dòng)。負(fù)責(zé)指揮和協(xié)調(diào)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)探測(cè)活動(dòng)的是霍普金斯大學(xué)的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究院，它位于馬里蘭州巴爾迪摩的厚姆伍德校區(qū)。
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