NASA 史匹哲望远镜服役 16 余年完成使命，最后一张星云图曝光-

在未知迷雾里探索 16 余年的「行星猎人」，留下最后一张作品后退休了。

美国时间 2020 年 3 月 17 日，美国国家航空暨太空总署（NASA）公布史匹哲太空望远镜（Spitzer Space Telescope，SST）退役前撷取的最后一张马赛克照片。

身为 NASA 发射的四大太空望远镜之一，史匹哲太空望远镜于 2003 年 8 月 25 日发射，2020 年 1 月 25 日最后拍到加州星云（California Nebula）影像，于 2020 年 1 月 30 日正式退役。

加州星云：最好的致敬

宇宙除行星、彗星外几乎所有延展型天体都属于星云（Nebula），由气体和尘埃组成。根据发光性质，星云可分为发光气体云、发射星云、反射星云及暗星云。

其中「发射星云」（Emission nebula）可简单理解为由星际气体组成、会发光的云。发射星云附近的恆星发出的紫外线会电离星云的氢气（HⅡ regions）等，造成发光现象──星云的色彩取决于化学组成和游离量，由于星际气体大部分都是只要较低能量就能游离的氢，所以不少发射星云都呈红色。如果有更高能量电离其他元素，那幺绿色、蓝色都可能出现。

而史匹哲太空望远镜最后撷取的「加州星云」便是发射星云。

长约 100 光年的加州星云因与美国加州外观相似得名，又名 NGC 1499，和太阳系一样位于银河系猎户座臂上，两者相距 1,500 光年。

据以前拍到的影像显示，加州星云有明显红色光芒，这是氢原子电离掉一个电子后又「失而复得」，进而辐射出来的光。

史匹哲太空望远镜拍到的加州星云影像，两侧红色和蓝色带代表两种不同波长的光，灰色区域显出两种波长。

史匹哲太空望远镜隶属 NASA 和加州理工学院，主要由加州理工学院史匹哲科学中心管理营运，资料存档在加州理工学院 IPAC 的红外科学档案馆，因此它职业生涯撷取的最后一张加州星云图，无疑是对团队的最好致敬。

▲ 史匹哲太空望远镜工程团队。

史匹哲：与众不同的红外线天眼

史匹哲太空望远镜以太空望远镜概念的提出者、可控核聚变装置仿星器（stellarator）发明者、美国天文学家、理论物理学家莱曼‧史匹哲（Lyman Spitzer, Jr.）之名命名。

但莱曼‧史匹哲却常与 NASA 另一架名太空望远镜哈伯（Hubble Space Telescope，HST）同时出现在大众视野，一生以太空望远镜为事业的莱曼‧史匹哲，甚至被称为「哈伯望远镜之父」：

1946 年，莱曼‧史匹哲在题为《地球之外的天文观测优势》论文，明确提出将望远镜放在太空以消除地球大气层遮蔽效应的建议，这可以说是哈伯太空望远镜的最初构想。
1962 年，美国国家科学院报告建议，将太空望远镜当成未来太空计画的一部分，随后 1965 年，美国建立了旨为建造太空望远镜的科学委员会，莱曼‧史匹哲任命为主任委员。
1980 年初，不久后发射的太空望远镜命名为哈伯，以纪念 20 世纪初期发现宇宙膨胀的天文学家艾德温‧哈伯。
1990 年 4 月 24 日，哈伯太空望远镜发射。

不断清除人类对宇宙的认知，除了大名鼎鼎的哈伯太空望远镜，NASA 发射的史匹哲太空望远镜、康普顿太空望远镜和钱卓拉 X 射线太空望远镜也同样功不可没，甚至并称为太空望远镜的「四大天王」。

其中，史匹哲太空望远镜的与众不同，也许从出场方式就可见一斑：

哈伯太空望远镜：1990 年由发现号太空梭送上太空。
康普顿太空望远镜：1991 年由亚特兰提斯号太空梭送上太空。
钱卓拉 X 射线太空望远镜：1999 年由哥伦比亚号太空梭送上太空。
史匹哲太空望远镜：原本负责搭载的哥伦比亚号于 2003 年 2 月 1 日在美国德州北部上空解体坠毁，7 名太空人全部罹难，因此同年 8 月发射的史匹哲太空望远镜并未搭载于任何太空梭。

▲ 哥伦比亚号第一次出任务。

史匹哲的运行轨道非常独特，始终位于地球背面，与地球保持同样的角速度绕太阳旋转。这巧妙设计使望远镜免受太阳直射，等于为望远镜提供天然冷却源，可少携带液态氦，不仅减轻负重，也节省成本。

此外，史匹哲太空望远镜总长约 4.45 公尺，重量为 950 公斤，主镜直径 85 公分，包括 3 台观测仪器：

红外阵列相机（IRAC），256×256 画素，在 3.6、4.5、5.8、8 微米四波段工作。
红外摄谱仪（IRS），由 4 个模组组成，分别工作在 5.3~14 微米（低解析度）、10~19.5 微米（高解析度）、14~40 微米（低解析度）、19~37 微米（高解析度）。
多波段成像光度计（MIPS），在远红外线波段工作，由 3 个探测器阵列组成，大小分别为 128×128 画素（24 微米）、32×32 画素（70 微米）、2×20 画素（160 微米）。

根据规格不难看出，史匹哲空间望远镜的最大特点便是「红外线观测」。

向太空发射红外观测望远镜，对进一步了解银河系核心、恆星演化、系外行星等意义非凡。

一方面，不少天体（如暗星云、星际尘埃、棕矮星、红移星系）无法发出可见光，只能发出红外线光谱，只能靠红外线天文观测；另一方面，由于星际尘埃、气体等会阻挡可见光，地球无法直接观测到银河系中心区域。

史匹哲退役幕后

原本计划执行至少 2.5 年工作的史匹哲太空望远镜，最终执行时间远远超出设计寿命。故 NASA 宣布史匹哲太空望远镜退役，也在情理之中。

2009 年 5 月 15 日，史匹哲望远镜携带的冷却剂耗尽，远红外线波段观测因此停止，这是因只有在温度低于 -268°C（5.5K）时，远红外线观测效果最佳。

NASA 和加州理工学院团队对此也无可奈何──史匹哲望远镜处于环日轨道，由地球引力牵动，以每年 0.1 个天文单位（1,500 万公里）的速度远离地球，好在红外阵列相机的 4 个镜头还剩 2 个能準确撷取影像并传回。

NASA 也曾回应史匹哲太空望远镜退役的原因：

史匹哲太空望远镜绕太阳的轨道跟地球相似，不过速度略慢一些。目前（2019 年 6 月）在地球后约 2.54 亿公里，是地球跟月球距离的 600 多倍。这个距离，再加上轨道曲线，意味着当望远镜将固定天线指向地球下载资料或接收指令时，太阳能电池板就会远离太阳。这段时间里，望远镜必须依靠太阳能和电池结合才能运行。也就是说，如果不是因望远镜和地球的距离一直增加，它也不必退役。

不过，虽然史匹哲太空望远镜的使命结束了，但预计为 2021 年 3 月发射的詹姆斯‧韦伯太空望远镜的观测工作打下坚实的基础。