《人类科学技术史-392》宇宙探测手段的进展

宇宙探测手段的进展

当代天文探测手段的进步，极大地拓展了天文学研究的范围，使人们发现了更多的天文现象，并更深入地认识到宇宙的奥秘。当代天文探测手段的主要进展有：光学望远镜的改进、射电望远镜的发展、空间技术的应用。当代天文重大发现主要是：脉冲星、类星体、3K微波背景辐射、星际有机分子谱线等。

从17世纪伽利略首创天文望远镜到20世纪40年代以前，光学望远镜一直是天文观测的主要手段。随着天文学的深入发展，天文学家十分需要口径更大、分辨能力更强的望远镜。但大口径光学望远镜的制造，存在许多技术上的困难。30-40年代以来，光学、电子学、自动化、镜面材料、精密机械等方面技术能力的提高，为大口径光学望远镜的制造提供了可能。1948年，美国在帕洛玛山上建立了5.1米口径的望远镜。其镜面重达5吨，面积为20万平方厘米。仅磨制和抛光就用了近7年的时间。它的精确度非常高，误差不超过2.5×10↑－6厘米。此后大口径的光学望远镜不断出现，到1978年，世界上共有23架口径为2.0-6.0米的望远镜。光学望远镜为天文探测做出了重要的贡献。60年代初发现的类星体就是用光学望远镜首先观测到的。目前，西欧8国正在智利建造一座超大规模的天文望远镜。它由4个直径7.8米的反射器阵列构成，其聚光能力相当于直径15.6米的反射镜，预算投资达2.35亿美元。它的建成将使号称目前世界最大、重达42吨的原苏联凯克望远镜相形见绌。人们期待用它获得更多的新发现。

光学望远镜有很大局限性，因为它只能接收天体辐射的可见光，其他多种波段的辐射都不能接收。射电望远镜的发明，使人们增添了新的宇宙探测手段，从而开始认识到了银河系空间星际尘埃遮蔽的广阔世界。射电天文学的开创者是美国的央斯基(1905-1950)。他首先发现了来自银河系中心方向的射电辐射。美国天文学家雷伯(1911-　）于1937年制成了世界上第一台射电望远镜，证实了央斯基关于射电波来自人马座恒星云的发现，还发现了另外一些射电源。第二次世界大战期间，英国的军用雷达接收到了太阳发出的强烈的无线电辐射。从此雷达技术被用于宇宙观测，拉开了射电天文学发展的序幕。用射电望远镜探测天体，不受天气影响，也不受宇宙尘埃的遮掩。70年代，原西德建成直径100米的射电望远镜，可以在各个波段探测到极微弱的天体无线电波。由于在微波、红外、紫外、X射线和r射线等区域中的电磁波会被大气各种成分严重吸收，所以地球上的仪器很难接收到。50年代末以来，随着宇航技术、电子计算机等技术的进步，人类已能冲出大气圈，发展了红外天文学、紫外天文学、X射线天文学和γ射线天文学。天文学进入了全波天文学时期。射电望远镜发明以来，人们用它发现了3万多个射电源，观测到100亿光年远的星系；60年代后天文学的一些重大发现，大多都是它的功绩。

空间技术的应用也是当代天文探测的重大进展。自1959年以来，原苏联、美国等国多次发射了月球探测器和宇宙飞船，对月球、行星进行探测。

美国的"阿波罗"飞船于1969年7月首次登上月球。在6次登月中，采集了许多月球土壤、岩石的标本。1977年，美国发射了"旅行者1号"和"旅行者2号"，开始了对太阳系外空间的探测和对"宇宙人"的寻找。这些探索活动获得了大量宝贵资料。1976年，美国的两艘"海盗号"飞船在火星上软着陆，对其大气层、土壤进行了分析，没有发现生命存在的迹象。1986年"旅行者2号"飞掠过天王星，发现它有明亮的辉光并至少有15颗卫星。

将宇宙探测设备与人造卫星结合，可以摆脱地球大气的干扰。这是宇宙探测技术的一个重大进步。1983年，美国、英国、荷兰合作研制发射了世界上第一颗红外天文卫星。卫星进入高度为900公里的太阳同步极地轨道。它在10个月的工作中，共发现245839个红外源。这些红外源属于银河系恒星和河外星系，或与星系介质有关。1990年，美国"发现号"航天飞机将目前世界上最复杂的哈勃空间望远镜送上太空轨道。它长13.1米，重11600公斤，耗资15亿美元。它上面安装了直径2.4米的主体镜和直径0.3米的次级镜，还有行星摄影机、暗淡天体摄像机、暗淡天体摄谱仪等先进仪器。哈勃望远镜具有超敏感的探测力，其能力相当于从华盛顿观察到1.6万公里外的悉尼的一只萤火虫。它能够探测出比地面望远镜可看到的天体暗淡25-50倍的天体，就像是在地球上看清月球上2节手电筒的闪光。它的观测距离可达150亿光年，清晰度比目前地面望远镜高10多倍。哈勃望远镜的发射运行，将有助于人类揭开宇宙的许多奥秘。