沈葉華

人類自孩童時起，便對望不到頂、看不到邊際、繁星點點的天空充滿了好奇與疑問。直到17世紀，意大利天文學家伽利略才用望遠鏡，看到月球上的山川大地，木星自己的“月亮”，以及土星的土星環(huán)。隨著一代更比一代高倍、清晰的望遠鏡問世，人類將目光延伸至浩瀚的太空。到了19世紀，科學家發(fā)現(xiàn)想“看”得更多，已看得很遠很遠的光學望遠鏡不夠用了，于是“第三只眼”——紅外望遠鏡誕生了。

宇宙中的萬物散發(fā)著多種電磁波：y射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線波、長波。我們的肉眼只能識別其中一種：可見光。其余電磁波（包括紅外線），我們是一律看不到的。

也就是說，我們只能看到發(fā)出可見光的那一小部分天體，對于許多發(fā)出紅外線的天體，我們是兩眼一抹黑的，盡管我們對滿天星斗百看不厭。想一睹天宮玉闕的精巧壯美，我們須使用

可見光只是電磁波譜中的一小段，分為七色：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫紅外望遠鏡。為此，人類已將數(shù)個搭載紅外望遠鏡的衛(wèi)星（簡稱“紅外衛(wèi)星”）送人太空，它們拍回的照片刷新了我們對天體物質(zhì)的認識。

可是，把一顆搭載紅外望遠鏡的衛(wèi)星送入太空既工作量大，又耗時長，而且還須花費巨款。有沒有簡便的替代方法呢？能把紅外望遠鏡直接架設(shè)在高山上，就像山頂上天文臺里的光學望遠鏡那樣嗎？很遺憾，大氣中的水蒸氣吸收了來自太空的大部分紅外線，即便架設(shè)在高山頂上，紅外望遠鏡也很難獲得理想光源。

好在99%的水蒸氣聚積在大氣的最底層，即離地面約10公里的對流層。如果我們往上走，離開對流層，不就能甩掉水蒸氣的干擾，接收天空中的紅外光了嗎？正是如此，對流層往上是同溫層（距離地面10～50公里），同溫層里水蒸氣少，空氣干燥，紅外線特別強烈，是紅外望遠鏡發(fā)揮作用的廣闊舞臺。這就是說，必須把紅外望遠鏡架在云朵之上，這才有了把紅外望遠鏡放在飛機上的創(chuàng)舉——全球唯一一臺機載的紅外望遠鏡：同溫層紅外線天文臺。

“同溫層紅外線天文臺”是美國宇航局與德國航空太空中心正在開展的科研合作項目。它的吸睛之處是機身上有一個黑乎乎的大洞：洞里就是紅外望遠鏡。簡單地說，這個天文臺就是“一架飛機+一臺紅外望遠鏡”。

這個飛行的天文臺的“心臟”——紅外望遠鏡由德國航空太空中心提供。它重19噸，反射望遠鏡直徑2.5米。它的球面軸承、減震器等確保了紅外望遠鏡不會因隨飛機顛簸而震動，可以獲得穩(wěn)定的數(shù)據(jù)和清晰的照片。

美國宇航局購買了這架可載客232人的波音客機，對飛機的里里外外進行了大改造。他們用隔板將機艙分隔為頭、尾兩部分。機尾部分用于安放紅外望遠鏡，機身左后側(cè)切割出一個大洞，洞口長約4米，寬約6米（洞口可以開關(guān)），紅外望遠鏡就是通過這個洞“觀看”宇宙。機頭部分用作科學家的工作區(qū)，原客機內(nèi)的座椅被拆除，換上工作臺、科學儀器……

從1997年至2010年，美國宇航局花了13年才將這架波音客機翻修改造成今日的移動天文臺。2010年底，同溫層紅外線天文臺正式啟航，為人類探索紅外線的世界開路架橋。

因為白天無法收集紅外光，同溫層紅外線天文臺只能在夜間工作，每周“上班”3～4次，每次飛行約10小時：晚上8點起飛，次日清晨6點降落機場。飛翔在距離地面13公里的高空（稍高于普通民航客機），它把99%的水蒸氣拋在腳下。紅外望遠鏡的洞口打開，攬收來自太空的紅外線。機上約20名科學家（工作人員）緊張地工作著：有的校準望遠鏡，有的查看實時數(shù)據(jù)，有的協(xié)調(diào)科學家與機長的需求……

這個機載的紅外望遠鏡探索內(nèi)容包括：恒星的誕生與死亡;新星系的形成;太空中的各種分子;太陽系的行星、彗星、小行星;星云與星系;各天體的磁場;星系中心的黑洞等。

見識一下它為我們揭示的宇宙奧秘吧。2019年4月，同溫層紅外線天文臺發(fā)現(xiàn)了氫化氦?？茖W家認為，氫化氦是宇宙大爆炸后形成的第一種分子。有了它，才通過化學反應(yīng)產(chǎn)生了第二、第三、第四種……分子，再經(jīng)過上百億年的演化，形成了我們今天所見的恒星、行星、星系等五光十色的太空世界。但經(jīng)過數(shù)十年的探測，科學家一直沒找到氫化氦。終于在2019年，同溫層紅外線天文臺不負眾望，在NGC7027行星狀星云中發(fā)現(xiàn)了它，證實了宇宙發(fā)展的階段史。

飛行的紅外望遠鏡能追蹤觀測天體物質(zhì)。它曾奮力追趕冥王星、海衛(wèi)一（海王星的衛(wèi)星）落在地球上的影子，并在追上的短短兩三秒內(nèi)，收集其大氣的密度、成分等信息。

同溫層紅外線天文臺探索太空至今有9年了，取得了豐碩成果。它還有一個勝過紅外衛(wèi)星的優(yōu)勢：能夠緊跟最新科技成果，及時更換先進的科學儀器，而衛(wèi)星升空后就無法改動了。

同溫層紅外線天文臺為人類收集紅外線，破解紅外線，追尋更遙遠、更微弱、更易逝的紅外線——它將人類對宇宙的探索帶上了一個新的高度。

（編輯 文 墨）