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第14章 造福人类——太空望远镜与未来世界(1)

1.太空望远镜与现代天文学

天文学(Astronomy)是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。主要通过观测天体发射到地球的辐射,发现并测量它们的位置、探索它们的运动规律、研究它们的物理性质、化学组成、内部结构、能量来源及其演化规律。天文学是一门古老的科学,自有人类文明史以来,天文学就有重要的地位。

“行星连珠”示意图

天文学研究的对象有极大的尺度,极长的时间,极端的物理特性,因而地面试验室很难模拟。因此天文学的研究方法主要依靠观测。由于地球大气对紫外辐射、X射线和γ射线不透明,因此许多太空探测方法和手段相继出现,例如气球、火箭、人造卫星和航天器等。

天文学的理论常常由于观测信息的不足,天文学家经常会提出许多假说来解释一些天文现象。然后再根据新的观测结果,对原来的理论进行修改或者用新的理论来代替。

所谓“工欲善其事,必先利其器”,在没有太空望远镜之前,科学家们只能在地球各处想尽办法减少干扰,但结果还是不尽如人意。太空望远镜的出现无疑是现代天文学的一大进步。作为有力的观测工具,太空望远镜为科学家们做出了巨大的贡献。

太空望远镜拍摄的仙女座星系

新世纪以来,天文学家使用许多不同类型的望远镜来收集宇宙的信息,天文学已进入一个崭新的阶段。绝大多数望远镜是安放在地球上的,但也有些望远镜被放置在太空中,沿着轨道运转,如哈勃太空望远镜。现在,天文学家还能够通过发射的航天探测器来了解某些太空信息。

太空望远镜拍摄的螺旋星系ESO 510-G13

多年来,天文观测手段已从传统的光学观测扩展到了从射电、红外、紫外到X射线和γ射线的全部电磁波段。这导致一大批新天体和新天象的发现:类星体、活动星系、脉冲星、微波背景辐射、星际分子、X射线双星 、γ射线源等等,使得天文研究空前繁荣和活跃 。口径2米级的空间望远镜已经进入轨道开始工作。一批口径10米级的光学望远镜将建成。

γ射线暴爆发

射电方面的甚长基线干涉阵和空间甚长基线干涉仪,红外方面的空间外望远镜设施,X射线方面的高级X射线天文设施等不久都将问世。γ射线天文台已经投入工作。这些仪器的威力巨大,远远超过现有的天文设备。可以预料,这些天文仪器的投入使用必将使天文学注入新的生命力,使人们对宇宙的认识提高到一个新的水平,天文学正处在大飞跃的前夜。

知识卡片:

天体

天体是指宇宙空间的物质形体。天体的集聚,从而形成了各种天文状态的研究对象。天体,是对宇宙空间物质的真实存在而言的,也是各种星体和星际物质的通称。

人类发射并在太空中运行的人造卫星、宇宙飞船、空间实验室、月球探测器、行星探测器、行星际探测器等则被称为人造天体。

2.太空望远镜与现代虚拟技术

虽然经过前面的详细介绍,我们对太空望远镜有了比较深入的了解,但一般人机会是无法直接接触到太空望远镜的。这种“既熟悉又陌生”的感觉让人很别扭。目前,我们唯一能接触到的关于太空望远镜的感性认识,就只是它们所传回来的图片。太空望远镜传回来的照片除了提供给科学家研究外,还有什么用呢?

谷歌公司

谷歌(Google)公司最近推出了“谷歌太空”(Google Sky)虚拟太空望远镜服务,互联网用户只需轻点鼠标,就可以尽情地遨游太空,并探索各种遥远星系的形成之谜。

谷歌太空的页面

谷歌天空使用哈勃太空望远镜拍摄的高解析度图片,可以让用户遨游太空,并放大观察1亿颗恒星和2亿个星系。另外它还能通过不同图层显示恒星演变史、星群、哈勃望远镜拍摄的高解析度图片以及星系指南。谷歌天空把图片“无缝”连接在一起,形成虚拟望远镜,使用户可以看到从地球上任何地点观察到的夜晚天空图像。用户可以借助虚拟望远镜进行模拟“星际旅行”,观看小熊星座乃至银河系,甚至还可以目睹一颗恒星从形成到演变为超新星的生命历程。

普通天文爱好者也可以向谷歌天空上传信息和图片,从在自家后院拍到的夜空照片,到有关恒星大爆炸的任何信息。这些信息经过专业人士审核后就有可能为谷歌天空所用,刊登在谷歌天空的网站上。

美国谷歌公司产品经理里尔-罗恩表示:“用户可以透过丰富的天文图片和内容进行学习,并讲述自己的故事,这令我们感到很兴奋。通过与业界最优秀的专家合作,我们能把谷歌太空变成一个虚拟的望远镜。”

英国伦敦大学学院天文学系的弗朗西斯科-迪亚戈博士称该项目是一个“有想象力、强大而独特的工具”。他表示,谷歌天空“为大众打开了通向天空的一扇窗,人们通过这扇窗可以更好地探索宇宙奥秘”。

微软公司门店

继谷歌之后,微软公司也推出了微软世界望远镜(WorldWide Telescope),它是微软太空望远镜软件。用户可以观看夜空,也可以将任何地域的数据放大。

微软表示要加入哈勃望远镜和多个环绕地球的太空望远镜,为用户提供更为准确的数据服务。当用户查看一个地域时,可以从不同的角度观看。

微软世界望远镜的页面

与谷歌推出的谷歌天空(Google Sky)相比,微软世界望远镜(微软太空望远镜)性能更好。最主要的是其用户界面,围绕天空的缩放,实现了无缝操作。在WorldWide Telescope项目中,微软将使用目前绝大部分的照片技术。

知识卡片:

谷歌

Google(Google Inc.)是一家美国上市公司(公有股份公司),于1998年9月7日以私有股份公司的形式创立,以设计并管理一个互联网搜索引擎。Google公司的总部称作“Googleplex”,它位于加利福尼亚山景城。

Google 创始人 Larry Page 和 Sergey Brin 在斯坦福大学的学生宿舍内共同开发了全新的在线搜索引擎,然后迅速传播给全球的信息搜索者。Google 目前被公认为是全球规模最大的搜索引擎,它提供了简单易用的免费服务。不作恶(Don"t be evil)是谷歌公司的一项非正式的公司口号,最早是由Gmail服务创始人在一次会议中提出。

微软

微软(Microsoft,NASDAQ:MSFT,HKEx: 4338)公司是世界PC(Personal Computer,个人计算机)机软件开发的先导,由比尔·盖茨与保罗·艾伦创始于1975年,总部设在华盛顿州的雷德蒙市(Redmond,邻近西雅图)。

目前是全球最大的电脑软件提供商。微软公司现有雇员6.4万人,2005年营业额368亿美元。 其主要产品为Windows操作系统、Internet Explorer网页浏览器及Microsoft Office办公软件套件。1999年推出了MSN Messenger网络即时信息客户程序,2001年推出Xbox游戏机,参与游戏终端机市场竞争。

3.太空望远镜与航天科技

航天(Space flight):又称空间飞行、太空飞行、宇宙航行或航天飞行。系指航天器在太空的航行活动。有的科学家曾把航天器在太阳系内的航行活动称为航天,航天器在太阳系外的航行活动称为航宇,现在则把航天器在太阳系内和太阳系外的航行活动统称为航天。航天活动的目的是探索、开发和利用太空与天体,为人类服务。航天的基本条件是航天器必须达到足够的速度,摆脱地球或太阳的引力。第一、第二、第三宇宙速度是航天所需的特征速度。

太空望远镜要在太空中遨游,必须依靠航天仪器的辅助。没有现代发达的航天航空技术,就没有所谓的太空望远镜,这是不可置否的事实。但其实,太空望远镜也在促进航天航空技术的发展。

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