空间望远镜和平台

空间望远镜和平台将天文仪器置于大气层之上，从而避免了大气层的吸收、辐射和模糊效应，但同时也带来了发射、电力、热控制和远程操作等限制。

Definition

空间望远镜是一种搭载在航天器平台上的天文观测站，该平台提供指向、电力、热控制和通信功能，以支持仪器在大气层之上运行。

Scope

本主题涵盖了轨道和位置的选择，例如近地轨道和日地拉格朗日点；用于电力、指向和热控制的航天器系统；驱动可展开和轻量化设计的发射质量和体积限制；维护和服务；以及在特定科学领域中，空间观测相对于地面观测的权衡优势。

Core questions

• 将望远镜放置在太空中具有哪些优势？
• 空间观测站的轨道和位置是如何选择的？
• 哪些航天器系统必须支持轨道望远镜？
• 发射限制如何影响望远镜的设计？

Key theories

空间观测的优势

在大气层之上，望远镜可以探测到被阻挡的波长，实现不受视宁度影响的衍射极限成像，并观测到黑暗、稳定的天空，尽管成本高昂，但这些优势促使了空间任务的发展。

轨道和站位选择

近地轨道便于发射和维护，而日地拉格朗日点则提供稳定的热环境和不间断的观测视野，非常适合红外和巡天任务。

航天器工程限制

有限的发射质量和体积驱动了轻量化光学器件和可展开结构的设计，而精确指向、热稳定性、电力和可靠的自主运行都至关重要。

Clinical relevance

哈勃、斯皮策、开普勒、盖亚和詹姆斯·韦伯空间望远镜等空间望远镜在天体物理学领域取得了变革性成果，从深空成像和系外行星普查到对十亿颗恒星的精确天体测量，这些都只有通过空间观测才能实现。

History

斯皮策在1946年就提出了轨道观测站的设想，比技术允许实现早了几十年。早期的紫外线和X射线卫星促成了大型天文台的诞生，而后来前往拉格朗日点的任务和专门的巡天航天器使得空间望远镜成为天文学的核心。

Key figures

• Lyman Spitzer
• Nancy Grace Roman

Seminal works

• spitzer1990
• bely2003

Frequently asked questions

为什么詹姆斯·韦伯空间望远镜位于拉格朗日点，而不是像哈勃望远镜那样绕地球运行？

第二个日地拉格朗日点允许望远镜将太阳、地球和月球全部置于遮阳罩后方的一侧，从而提供红外观测所需的稳定、极低温环境以及无遮挡的天空视野。其缺点是距离太远，宇航员无法进行维修。

如果空间望远镜如此强大，为什么还要建造地面望远镜？

空间望远镜极其昂贵，其尺寸受限于火箭的运载能力，并且难以或无法维修。地面望远镜可以更大、更便宜，并且易于升级，自适应光学技术现在使其在许多波长下能够与空间分辨率媲美，因此两者是互补的。