天文卫星

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第487页（2350字）

将望远镜和其他天文仪器放在人造卫星上，进行空间天文观测，这就是天文卫星。

根据观测对象和任务不同，天文卫星可分为太阳观测和非太阳观测。世界上第1个天文卫星是美国1960年发射的“太阳辐射监测卫星”。从1960年至今，美国、欧空局、日本、法国、荷兰、德国、东欧国家以及前苏联，共发射天文卫星和航天器总数已超过200个。美国的天文卫星占空间应用的7．5%；欧空局的天文卫星占科学卫星的13．7%；日本约为10%。

到1966年，美国发射了第1个非太阳观测的天文卫星——轨道天文台(OAO)，观测恒星、星系和星际介质的紫外和X射线。OAO－3命名为哥白尼卫星。

这些卫星的名字，都代表着好多个同类卫星，也即系列卫星。例如“太阳辐射监测卫星”系列，从1960～1976年间共发射了13次，其中3次失败，10颗入轨。

除了绕地球轨道飞行的人造卫星，还有许多载有天文仪器的行星际飞行器，用于天文观测。研究月球表面，近月空间的就有美国的徘徊者(Ranger)系列、月轨环行器(Lunar-Orbiter)、月球勘测者(Surveyor)和阿波罗(Apollo)等系列；前苏联的月球号(Luna)系列等。探测行星和行星际空间的星际飞行器有美国的先驱者(Pioneer)、水手号(Mariner)、海盗号(Viking)、旅行者(Voyager)、太阳神(Helios)等。另外，在载人空间站上也进行一些天文观测项目，如“天空实验室”(Skylab)，阿波罗(Apollo)，美、欧、日本、加拿大联合发展的永久性国际空间站“自由号”，欧空局发展的“哥伦布舱”，日本拟发展的“日本空间站”．前苏联的“礼炮号”、“和平号”等。

前苏联也发展了行星际探测的宇宙飞船系列，如“金星号”(Venus)、“火星号”(Mars)和“探测器号”(Zond)。

有许多天文卫星是多用途的，或其他系列卫星也要用来探测一下宇宙空间，而为它本系统服务，因而卫星又编入其他系列。

如美国的IMP卫星，由10颗探险者系列卫星组成；RAE卫星也由探险者系列中的38号和49号组成。

HEAO－2又称爱因斯坦天文台等等。

由于天文卫星的观测对象和要求不同，对卫星的轨道有各种特殊的设计。例如“红外天文卫星”(IRAS)必须观测温度很低的恒星的远红外讯号，讯号非常微弱，望远镜和仪器必须致冷到10K以下，当然不允许将望远镜扫过太阳。因此，设计轨道参数，使其岁差等于每年360°，与太阳同步。发射时间的选择，使卫星进入近极的“晨昏轨道”(twilight orbit)，即卫星沿着地球的昼分界线运动。

也就是轨道的缓慢进动使望远镜的指向永远与太阳方向成直角，而与望远镜筒平行安装的太阳能电池帆板，永远对向太阳。

轨道高度为900km，卫星既避免了地球大气的影响，又躲开了地球辐射带的冲击。又如90年代即将发射的紫外天文卫星莱曼号(LYMAN)，设计轨道是这样的：先用欧空局的亚里安娜火箭，将卫星送到近地点为200km，远地点为36000km，周期为10h的同步转移轨道；然后由轨道探制系统点火驱动卫星，使其进入周期48h左右(实际为2个恒星日)的“近同步轨道”，近地点为1000km，远地点12×10⁴km，偏心率为0．89，倾角7度。轨道成为一个拉得很长的椭圆。

其优点是：观测有效时间长；轨道的80%高于5×10⁴km，在地球3个辐射带以上，而穿过带电粒子区的速度快，时间短；对某个天体的连续观测时间可长达38h；大部分轨道时间离地面很高，减少由于地冕LYMAN－α散射所引起的紫外背景噪声；穿过地影的频数少，在地影中的时间只占整个寿命2%，温度环境是相对稳定的。

莱曼卫星也是90年代重要的天文卫星之一，另外还有欧空局的红外天文卫星ISO，它们都是新一代的天文卫星。

【参考文献】：

1 Pfaffe H,Stache P. Raumschiffe Raumsonden Erdsatelliten.Berlin:VEB Verlag fur Verkehrswesen,1970

2 Martin V,Zombeck. Handbook of Space Astronomy and Astrophysics. Cambridge University Press, 1982

3 Neugebarer G.et al. Asrto J ,1984 ,278:L1～L6

4 Syunyaev R A. Astrophysics and Space Physics Reviews,65

5 Mathis J L. Exploring the Universe with the IUE Satellite. Y Kondo Reidel. Dordrecht, 1987

6 Dopita M A.et al. The Phase A Science Report of the Australian Lyman Science. Working Group Proc ASA, 1988,7(3)

(上海天文台邹惠成副研究员撰)