作者：约瑟夫·A.安吉洛，宋涛 日期：2014-08-01 08:51:10
约瑟夫·A.安吉洛所著的《太空天文探测器(太空先锋)》向读者介绍了现代天文学和天体物理学知识，从光学天文学、伽马射线天文学、X射线天文学直到红外线天文学、紫外线天文学；还介绍了众多正在执行天文观测任务的太空天文台，如美国国家航空航天局著名的哈勃太空望远镜、康普顿伽马射线天文台、钱德拉X射线天文台、斯皮策太空望远镜和即将升空的詹姆斯·韦伯太空望远镜等。
通过阅读《太空天文探测器(太空先锋)》，读者不仅可以了解天文学的发展史，还可以了解太空天文学的最新进展和未来发展趋势。那些正在运行的航天器不仅是人类智慧的结晶，而且也是人类科学发展的伟大成就。《太空天文探测器(太空先锋)》配有许多精美的插图和珍贵的照片，还有许多杰出的太空科学家的生平业绩简介。
作者简介：
约瑟夫·A.安吉洛(JosephA.Angelo，Jr.)，博士，退役美国空军中校，现在是技术作家。作为洛林斯(Rollins)学院的一名物理学兼职教授，他教授天文学入门课程——“宇宙的演进”。安吉洛博士编写有许多工具书，其中包括TheFactsonFile出版公司出版的《太空和天文学手册》和著名的《太空与天文学百科全书》。
目录：
主译的话
前言
鸣谢
简介
◇1从原始人石刻到斯皮策天文望远镜
从原始人石刻到《天文学大成》
当代天文学中的星座
天体测定学和伊巴谷号宇宙飞船
伽利略和望远镜天文学
超新星
探测气球和深度探测火箭把人类带向了太空
电磁光谱
菜曼·斯皮策和太空天文学的发展前景
在美国国家航空航天局旗下的正在运行的天文观测台
为天文学服务的机器人航天器主译的话
前言
鸣谢
简介
◇1从原始人石刻到斯皮策天文望远镜
从原始人石刻到《天文学大成》
当代天文学中的星座
天体测定学和伊巴谷号宇宙飞船
伽利略和望远镜天文学
超新星
探测气球和深度探测火箭把人类带向了太空
电磁光谱
菜曼·斯皮策和太空天文学的发展前景
在美国国家航空航天局旗下的正在运行的天文观测台
为天文学服务的机器人航天器
◇2高能天体物理学：与宇宙面对面的科学
基本粒子——它实际上是一个非常非常小的世界
自然界中的基本力量
艾萨克·牛顿爵士——世界上第一位天体物理学家
美国国家航空航天局的高能天文观测台
现代天体物理学的地位
美国国家航空航天局的哥白尼号航天器
◇3发生在行星天文学领域内的一场革命
对太阳系进行探测的一个黄金时代
“维尼拉”号探测器和航天器
进行行星探测的新一轮浪潮
伽利略号太空探测任务
卡西尼号和惠更斯号航天器
火星探测漫游者航天器
探测太阳系内的小天体
探访近地小行星计划
“乔托欧空”号探测器
星尘计划
深度撞击任务
“新视野”号冥王星——柯伊伯带近天体探测航天器
◇4光学天文学和哈勃太空望远镜
安德斯·昂格斯特罗姆
恒星和它们的生命周期
参宿四
亨利·诺里斯·罗素和赫罗图
埃德温·鲍威尔·哈勃
哈勃太空望远镜
◇5伽马射线天文学和康普顿伽马射线天文台
伽马射线爆发
美国国家航空航天局的康普顿伽马射线天文台
阿瑟·霍利·康普顿
宇宙射线卫星(COS-B)
“鱼燕”轨道观测卫星
◇6X射线天文学和钱德拉X射线天文台
X射线爆源
美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台
萨拉马尼安·钱德拉塞卡(也被称为钱德拉)
美国国家航空航天局的罗西X射线时变探测器
美国国家航空航天局计划中的星座X射线天文台
◇7红外线天文学和斯皮策太空望远镜
斯皮策太空望远镜
美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜
◇8紫外线天文学和极端紫外线探测器
国际紫外线探测器
超新星1987A
极端紫外线探测器
远紫外线分光探测器
美国国家航空航天局的星系演变探测器
活跃的星系
◇9对最近的恒星的访问：在太空对太阳进行物理学研究
太阳：人类的父母星
天空实验室
Yohkoh号宇宙飞船
太阳和太阳风层探测器
尤利西斯航天器
恒星探测器的飞行任务
◇10月球——天文学和天体物理学的观测平台
月球基地的前景和相关概念
月球
月球远端无线电天文学和其他将来可能被使用的天文观测设备
轨道运行隔离设施
◇11寻找太阳系以外的行星、褐矮星和暗物质
太阳系以外的行星
类地行星
行星的中天现象
褐矮星
暗物质
◇12宇宙微波环境下的难题
早期的宇宙论
哥白尼倡导的天文学革命
创世大爆炸宇宙论
宇宙论原则
威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)
21世纪的宇宙论
宇宙的命运
暗物质
意识和宇宙
引力
黑洞
◇13结语
大事年表
译者感言◇哈勃太空望远镜
哈勃太空望远镜(HST)是欧洲航天局(ESA)和美国国家航空航天局的合作项目。它的目标是在太空建立一个长期的光学天文观测平台，这个天文观测平台将为整个国际天文学界服务。这个正在运行的天文观测设备是以美国天文学家埃德温·鲍威尔·哈勃的名字来命名的。哈勃通过自己在20世纪上半叶所进行的具有开拓性的天文观测活动，从根本上改变了人们对宇宙的体积、结构和构成的原有认识。
天文学家和太空科学家利用哈勃太空望远镜对看得见的宇宙进行观测，他们目前的观测距离是以前从来没有达到过的。他们还利用哈勃太空望远镜来研究各种有趣的天文现象。例如，哈勃太空望远镜在1996年的观测结果显示：宇宙中存在星系的数量要比先前科学家们预计的数量大约多出500亿(10的9次方)个。
哈勃太空望远镜的长度为43英尺(13.1米)，它的直径是14英尺(4.27米)。按照最初的设计，这个太空天文观测台提供的详细观测数据将覆盖电磁光谱的可见光区、近红外区域和紫外线区域。它的电力供应系统包括两块太阳电池板(当航天器进入运行轨道后它会展开)，电池和电源调节设备。它的质量为2.4万磅(1.1万千克)。这个自由飞行的天文观测平台在1990年4月25日被STS-31号航天飞机首先放置在375英里(600千米)的低地球轨道。当时，STS-31号航天飞机正在执行“发现号”太空探索任务。
在哈勃太空望远镜被成功发射以后的若干年里，总有一些重大的事件发生。其中包括科学家们发现了天文望远镜的光学系统存在球面像差——这一瑕疵严重威胁到太空望远镜的实用性。然而，人们最终还是找到了解决这个问题的实用方案。STS-61号航天飞机在1993年12月执行“奋进号”航天任务时成功地完成了对哈勃太空望远镜的在轨检修。球面像差的影响被克服了，哈勃太空望远镜又恢复了正常的工作状态。在执行这次任务期间，宇航员用第二代广域和行星照相机更换了最初的广域和行星照相机。第二代广域和行星照相机中的中继反射镜产生的球面像差可以抵消整个观测系统主镜的球面像差。主镜的边缘厚度为2微米，如果第二代广域和行星照相机中的修正镜片的厚度也是2微米，那就显得太厚了。除此以外，宇航员在检修任务时还用“太空望远镜光轴补偿校正光学仪(COSTAR)”取代了高速光度计。按照设计，COSTAR可以用来改正其他3个实验设备主镜的球面像差。这3个设备分别是：欧洲航天局制造的暗天体照相机(FOC)，暗天体摄谱仪(FOS)和戈达德高解析摄谱仪(GHRS)。
在1997年2月，“STS-82”号航天飞机在执行“发现号”航天任务时，成功地完成了对哈勃太空望远镜的第二次检修(HSTSM-02)。作为这次检修任务的一部分，宇航员们为哈勃太空望远镜安装了太空望远镜影像摄谱仪(STIS)，近红外线照相机和多目标分光仪(NICMOS)。宇航员们同时利用这些设备分别替换掉戈达德高解析摄谱仪(GHRS)和暗天体摄谱仪(FOS)。STIS可以在4个光谱波段的范围内对宇宙进行观测。它的观测范围从紫外线区域，延伸到可见光区域并进入近红外线区域。天文学家们可以利用STIS来分析天体的温度、构成、运动和其他重要特征。由于NICMOS的波长范围在近红外线区域内，天文学家们可以利用它来观测由尘埃构成的星系内核并研究位于恒星周围的有趣的圆盘。这里提到的星系是银河系中十分活跃的中心星系。这些有趣的圆盘是由原行星构成的。
1999年11月13日，由于第四个陀螺仪失灵了，地面指挥中心的工作人员让哈勃太空望远镜进入安全模式。在安全模式下，哈勃太空望远镜不能对天体目标进行观测。但是，它的整体安全性能得到了保证。这种保护模式使地面指挥中心可以控制哈勃太空望远镜。由于只有两个陀螺仪处于工作状态，哈勃太空望远镜对准观测目标的精确度无法达到进行科学观测的技术要求。为了保护光学仪器，地面指挥中心的工作人员将哈勃太空望远镜的孔径门关闭，然后他们又调准了航天器的方向以确保太阳电池板可以接收到充足的太阳光。
1999年12月19日，7位宇航员登上了“发现号”航天飞机。航天飞机从肯尼迪航天中心起飞，这次航天飞行的任务是对哈勃太空望远镜再一次进行在轨检修。当哈勃太空望远镜的第三个陀螺仪失灵时(为了保证科学观测的精确度，太空天文望远镜至少需要3个能进行正常工作的陀螺仪)，美国国家航空航天局决定将第三次检修任务分为两个阶段：3A检修任务(SM3A)和3B检修任务(SM3B)。在6天的时间里，宇航员先后3次在太空船以外对哈勃太空望远镜进行了检修。他们换掉了一些破旧和过期的设备，完成了SM3A阶段的关键任务。在这一阶段，最重要的任务是替换使望远镜可以准确对准天体目标的陀螺仪。宇航员还为哈勃太空望远镜安装了高级中心计算机、电子数据记录器、电池改善工具和新的绝热毯。在发现号和它的宇航员(于12月27日)安全地返回地面以后，负责哈勃太空望远镜飞行的地面指挥中心的工作人员开启了使哈勃太空望远镜进入正常运行状态的开关。由于这次检修任务的成功完成，哈勃太空望远镜已经焕然一新，它又可以执行各种天文观测任务了。
第三次检修任务的第二阶段在2002年3月进行。美国国家航空航天局将哥伦比亚号航天飞机发射升空。这样，7名宇航员可以同哈勃太空望远镜会面并对它进行升级改造。“STS-109”号任务也被称为SM3B。这次任务开始于2002年的3月1日。在执行这次任务期间，宇航员一共进行了5次太空行走。他们的主要任务是为哈勃太空望远镜安装一台新的科学实验设备，它就是先进的巡天照相机(ACS)。这台设备把已经为人类服役了将近12年的哈勃太空望远镜带入了21世纪。ACS具有观测视野广、图像质量清晰和敏感度高等特征。在ACS的帮助下，哈勃太空望远镜的观测范围扩大了一倍。在数据收集量方面，ACS是第二代广域和行星照相机(HST早期使用的观测设备)的10倍还多。
在执行这次任务的过程中，宇航员还对哈勃太空望远镜的电力供应系统进行了升级改造。他们换掉了已经使用8年的4块太阳能板。取而代之的是体积更小，硬度更大的新的太阳能板。它们可以多产生30％的电力。在进行最后一次太空行走的过程中，STS-109的宇航员为哈勃太空望远镜的近红外线照相机和多目标分光仪安装了新的冷却系统。在原有的冷却剂被耗尽以后，这两个观测设备一直处于休眠状态。原有的冷却剂的重量为220磅(100千克)，它是一种由氮构成的固态冷却剂。新的冷却系统可以使NICMOS的红外探测器的温度下降到-315度F(-193摄氏度)以下。最后，宇航员还替换了4个反应轮配件中的一个，这4个反应轮配件构成了哈勃太空望远镜的对准控制系统。
2004年1月16日，美国国家航空航天局的执行官奥基弗宣布取消对哈勃太空望远镜的第四次检修任务。按原计划，这次检修任务将在2006年进行，这也是航天飞机最后一次针对哈勃太空望远镜进行太空飞行。在这期间，宇航员除了进行检修工作以外，还要为哈勃太空望远镜安装新的实验设备。在哥伦比亚号失事(2003年2月1日)以后，美国国家航空航天局的执行官在制定新的航天飞行计划时，首先要考虑它的安全系数。然而，美国国家航空航天局的现任执行官迈克尔·格里芬已经决定利用航天飞机再一次对哈勃太空望远镜进行检修，这项任务已经被列入美国国家航空航天局2007年度的财政预算中。
除此以外，美国国家航空航天局还考虑用机械臂捕获哈勃太空望远镜并让它脱离现在的运行轨道(这是一个备份计划)。美国国家航空航天局的管理者们无法让哈勃太空望远镜的生命周期超过2007年。这是因为它的两个关键部件需要更换或检修。这两个关键部件就是陀螺仪和电池。哈勃太空望远镜的替代者是詹姆斯·韦伯太空望远镜。按目前的计划，它将在2011年8月被发射升空。
虽然哈勃太空望远镜在夜以继日地工作，它并非把全部的时间都花在对宇宙的观测上。哈勃太空望远镜每运行一周大约要花95分钟。其中一部分时间用来处理日常事务，另一部分时间用来进行天文观测。这些日常事务具体包括：获取新的观测目标、避开太阳或月亮、改变通讯天线的方向和数据传输的模式、接受地面关于工作安排的指令、下传实验数据、校准实验仪器和其他类似的活动。负责指挥和协调哈勃太空望远镜的科学探测活动的是霍普金斯大学的太空望远镜科学研究院，它位于马里兰州巴尔迪摩的厚姆伍德校区。
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