诞生发展

空间天文学相关图

太阳辐射监测卫星1号人造卫星和各种宇宙飞船的成功发射是本世纪最重大的科技成就之一，它对许多学科和技术领域产生了前所未有的巨大推动作用，其中就包括天文学这门古老的学科。

由于地面天文观测要受到地球大气的各种效应和复杂的地球运动等因素的严重影响，因此，其观测精度和观测对象受到了许多限制，远远不能满足现代天文研究的要求。为了从根本上克服上述不利因素的影响，天文学的一门新分支学科?空间天文学伴随着航天技术的迅速发展而诞生了。

自1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天后，美国于1960年发射了第一颗天文卫星“太阳辐射监测卫星1号”，对太阳进行紫外线和X射线观测。此后，世界各国又相继发射了许多天文卫星和用于天文研究的各种星际飞船，大大丰富和扩展了人类对宇宙和各类天文现象的认识。从发射近地轨道人造卫星，到“阿波罗”飞船载人登月、"乔托"飞船探索哈雷彗星，以及“先驱者号”和“旅行者号”飞船穿越整个太阳系的大规模、长时间的星际探测计划，天文学在许多重要研究领域内取得了辉煌的成果。可以这么说，如果没有空间天文技术，就不可能有紫外天文、X射线天文和γ射线天文，甚至也不可能有今天成果丰硕的红外天文。正因为如此，尽管空间天文耗资巨大，每次探测均需花费数亿甚至数十亿美元，但加入“空间俱乐部”的大部分国家却都在发射自己的第一颗人造卫星后的10年时间内就开始实施本国的天文卫星计划。

随着空间技术以及其他各种高技术的发展，人们如今已能相当有效地发射和操纵一些不算太小的天文卫星（或者说是绕地球作轨道运动的天文望远镜）。从80年代末至今，最引人注目的天文卫星当推欧洲空间局的“依巴谷”卫星（1989年8月8日发射）、“X射线多镜面任务望远镜”（1999年12月10日发射），以及美国的“哈勃”空间望远镜（1990年4月24日发射）和“钱德拉X射线天文台”卫星（1999年7月23日发射）。有人预言，在下一个10年中，人类将有能力使更大一些的望远镜在近地轨道上投入使用，耗资将大大超过10亿美元。

所具优势

在外层空间开展的天文观测有地面天文观测无法比拟的优越性。首先，它突破地球大气这个屏障,扩展了天文观测波段,取得观测来自外层空间的整个电磁波谱的可能性。各类宇宙天体的辐射波长在108厘米到10-12厘米范围内，但是地面天文观测仅限于可见光和射电两个大气窗口。由于大气中臭氧、氧、氮分子等对紫外线的强烈吸收，天体的紫外光谱在地面无法进行观测。在红外波段，则由于水汽和二氧化碳分子等振动带、转动带所造成的强烈吸收，只留下为数很少的几个观测波段。在射电波段上，低层大气的水汽是短波的主要吸收因素，而电离层的折射效应则将长波辐射反射回空间。至于X、γ 射线,更是难于到达地面。由于分子散射，地球大气还起着非选择性消光作用。空间天文观测基本不受上述因素的影响。其次，空间观测会减轻或免除地球大气湍流造成的光线抖动的影响，天象不会歪曲，这就大大提高仪器的分辨本领。此外，今天的空间技术力量已能直接获取观测客体的样品，开创了直接探索太阳系内天体的新时代。现在已经能够直接取得行星际物质的粒子成分、月球表面物质的样品和行星表面的各种物理参量，并且取得没有受到地球大气和磁场歪曲的各类粒子辐射的强度、能谱、空间分布和它们随时间变化的情况等。

科技基础

空间天文学

现代空间科学技术是空间天文发展的基础,近二十年来,它给空间天文观测提供了各种先进的运载工具。目前，空间天文观测广泛地使用高空飞机、平流层气球、探空火箭、人造卫星、空间飞行器、航天飞机和空间实验室等作为运载工具，进行技术极为复杂的天文探测。特别是人造卫星和宇宙飞船，是空间天文进行长时期综合性考察的主要手段。自六十年代以来，世界各国发射了一系列轨道天文台以及许多小型天文卫星、行星探测器和行星际空间探测器。美国在七十年代发射的天空实验室，是发展载人飞船的空间天文观测技术的一次尝试。看来今后的空间天文观测可能主要依靠环绕地球轨道运行的永久性观测站。

空间天文探测常常需要准确证认辐射源的方位，有时需要在短达几秒钟的时间内完整地记录一个复杂的瞬时性爆发现象；有时则要求探测仪器在极端干净的环境中工作，免遭太空环境的干扰。现代空间科学技术常常能够满足这些严格的要求，为上述运载工具提供极为准确的定向系统、复杂而又可靠的姿态控制系统、大规模高速信息采样和回收系统以及各种任意选择的运行轨道，给天文观测以良好的保证。

空间天文迅速发展的另一个因素是实验方法的不断完善。空间天文的实验方法和传统的光学或射电天文方法有很大区别。由于电磁辐射性质的不同，特别在高能辐射方面差别更大，因此，对它们的探测多半需要采用各种核辐射探测技术，利用电磁辐射的光电、光致电离、γ -电子对转换等效应，来测量辐射通量和能谱,并根据空间天文的特点加以发展。目前在空间天文中从紫外线、软X射线直到高能γ射线,按照能量的高低广泛使用光电倍增管、光子计数器、电离室、正比计数器、闪烁计数器、切连科夫计数器和火花室等多种探测仪器。

在这些辐射波段里，一般的光学成像方法失去作用，必须应用掠射光学原理进行聚光和成像。现在，已经使用掠射X射线望远镜，但还只应用于远紫外和软X波段。在硬X射线和γ 射线波段目前还没有任何实际有效的聚光和成像方法。

空间天文探测的一个重要方面是证认各种辐射源，并确定其方位。上述各种探测器本身不具有任何方向性，因此发展了定向准直技术。这种技术在X射线天文中,应用得最为充分，如丝栅型、板条型、蜂窝状等不同类型的准直器已广泛使用。

为了确定辐射谱，空间天文探测也需要发展分光技术。傅里叶光谱技术近年来已在红外波段应用。在光子能量较高的X射线波段,采用多能道脉冲高度分析技术可以获得足够高的能量分辨率。实验室的传统的分光技术，如紫外光栅、X射线掠射式光栅或透射光栅、布拉格晶体衍射光栅等在空间天文中也得到了发展。

研究成果

空间天文学

空间天文的发展大致经历了三个阶段。最初阶段致力于探明地球的辐射环境和地球外层空间的静态结构。这个时期的主要工作是发展空间科学工程技术。第二阶段开始探索太阳、行星和星际空间。第三阶段是从二十世纪七十年代起,开始探索银河辐射源,并向河外源过渡。