在近十多年来，我们获得了许多激动人心的新天文学知识，这些知识主要是从天文卫星上传送回来的。我们知道，地球的大气层只能透过光和无线电波（及部分红外波），而挡住了其它一切辐射线。因此，只有光学望远镜和射电望远镜才能透过这明净的“窗户”看见天空。要想研究γ射线、X射线、紫外线以及长波红外辐射线，就必须把探测仪器送到大气层之外去。地面上的许多光学和射电天文观测站只同很少几个天文卫星配合进行观测。1983年初，仅有两个天文卫星了，它们的寿命都已超过四年，其中一个是国际紫外光探测者（IUE），目前，它仍然在接收高质量的紫外光谱，另一个是日本的小型X射线卫星白鸟（Hakucho），它也还在监测着天空，搜寻X射线脉冲。

国际紫外光探测者卫星和X射线卫星白鸟是七十年代末期宇宙空间天文卫星最兴盛时期残留下来的两颗卫星，那时美国拥有三个巨大的高能天文物理观测站（HEAO），在天文学领域处于领先地位。其中第二个高能天文物理观测站（HEAO）是爱因斯坦观测站，它能在X射线波长范围内产生天体中物体的基本图像。这个兴盛的阶段突然在八十年代的头两年结束了，因为当时差不多每个天文卫星都已寿终正寝。X - 射线天文学家失去了爱因斯坦观测站和英国的卫星Ariel VI。美国国家航空和航天局（NASA）的哥白尼紫外线卫星在提供了八年的资料之后停止了工作。γ射线天文学家们也随着美国高能天文物理观测站-3号（HEA0-3）卫星和成绩卓著的欧洲观测卫星COS—B的陨灭而离散。

然而，今年却标志着八十年代宇宙天文学的新生。现已发射了两颗新卫星。这两颗卫星设计得非常坚固，可以运行十年，进入到九十年代初期。不过，可以预见到八十年代的情景和七十年代会有显著的差异，美国将不能独具优势。随着制造成本和普通天电科学研究预算的增加，国际间的合作研究已经以十年为期了。

今年1月26日首次发射卫星标志着共同研究新纪元的开始。德国首先拟订了这颗红外线天文卫星（IRAS）的计划，但其造价高达一亿法郎，这对于一项纯粹的国家投资项目来说，显然太昂贵，于是由英国、美国、荷兰三个国家来分担经费。相反，日本却在二月份发射了列为国家项目的第二颗X射线天文卫星天满（Tenma）（Astro—B），不过，它仍然是一颗造价较低、结构简单的卫星。目前，日本为了共同研制其后继卫星Astro-C，正注意着英国的动态。Astro—C预定于1987年发射。

天文卫星的造价比起探测器或望远镜系统高得多，即使造价最低的天文卫星，现在也要花费约六千万法郎。在美国的空间渡船、欧洲的阿里安（Aria-ne）火箭或美国的德尔塔（Delta）火箭上发射，将耗资1.5至2千万法郎。维持天文望远镜的卫星系统至少需花费两千万法郎：它包括若干太阳电池板、使望远镜从一个目标转向另一个目标的控制系统、贮存数据的磁带记录器和与地面保持通讯联络等所需经费在内。建立地面接收站和维持地面接收站在卫星的寿命结束之前的整段期间工作，可能要花费一千万法郎。望远镜本身耗资，据说是一千万法郎，这只不过是总费用的一小部分！

欧洲空间局（EAS），组织欧洲天文学家共同研究已进行有若干年了。该组织每年向它的空间科学计划提供约八千万法郎（约占总经费的五分之一）的经费。

目前，欧洲空间局已拥有一颗名叫埃克索萨特（Exosat）的X射线卫星正准备发射，还在建造一颗名叫希普帕哥斯（Hipparcos）的光学天文卫星以及探测太阳系的两艘宇宙飞船。一艘叫乔托（Giotto）的宇宙飞船将于1986年飞达哈雷（Halley）静星，进行近距离拍照。国际太阳极使者（International Solar polar Mission）原是两艘宇宙飞船之一，它是打算用来飞“越”太阳的。但是，根据罗纳德 · 里根总统的基本预算，美国不再参与该项目的合作。此外，欧洲空间局正在给以美国为主的宇宙望远镜项目提供占总经费（六亿法郎）15%的资助。

为了在1987年能进行发射，目前这些项目正在进行中。同时，欧洲空间局还在选择她的下一个大型科学使者，这就是科学发展委员会本周的任务（该委员会由欧洲空间局的各成员国的代表组成）。首先把提出的五个使者列入了预选名单。其中两个使者是太阳系探测器、它们由欧洲空间局的太阳系研究组进行详细的研究。宇宙飞船凯普勒（Kepler）将是欧洲的第一个行星使者，它将绕火星（Mars）轨道运行并研究行星的大气层、磁场和重力场。迪斯科（Disco）是打算用来从地球附近研究太阳，并从旁边观察地球本身，而国际太阳极使者宇宙飞船则是飞越地球上空。上一个月，太阳系研究组已选定了迪斯科。

同时，该局的天文学研究组还审定了三个项目。其一是新的X射线天文卫星X-80，它能研究X射线源的密度变化并可详细探测它们的光谱。马吉朗（Magellan）则是一颗紫外光光谱卫星，能把国际紫外光探测者的研究扩展到很短的波长范围。然而，研究组挑选的是第三颗卫星，红外线宇宙探测卫星（ISO）。

选择迪斯科还是红外线宇宙探测卫星？这就是昨天科学发展委员会必须考虑的问题——种种迹象表明，委员会的人们都赞成选用红外线宇宙探测卫星。今年初，红外线天文卫星的发射和它引人注目的成就极大地支持了红外线宇宙探测卫星这一项目。红外线天文卫星的独特之处是液氦冷却系统能在宇宙空间工作，并且最近发现的原始光源编号——估计最终总计会有二十五万之多——正吸引着专门的红外线探测站对它们进行较长期的细致研究。

有关红外线宇宙探测卫星的概述，听起来似乎与红外线天文卫星无多大差异。其实，它的望远镜将有一块直径为60厘米的镜面，还将采用液氦冷却，把温度降到绝对零度以上几度；它的探测仪器对长达120微米的波长都很敏感。而红外线天文卫星仅仅是一台观察望远镜，只装有一些简单的探测仪器，飞行寿命约七个月，在此期间，它的主要任务是扫掠整个天空，并把它发现的光源进行编号。相反，红外线宇宙探测卫星是一个观测站。同地面观测站或绕轨道运行的国际紫外光探测者一样，它的对象是对理论研究特别有意义的天体。为此，红外线宇宙探测卫星的寿命必须比红外线天文卫星要长。

为了防止红外线望远镜本身的热辐射干扰宇宙空间来的微弱信号，必须把它冷却到绝对零度以上几度。因此，液氦冷却系统使红外卫星的构造复杂、造价昂贵。一旦冷却剂全部汽化，那么，望远镜就会变热而失效。红外线宇宙探测卫星用一百公斤特易挥发、温度低至3 k的液氦来冷却探测仪器和望远镜，与红外线天文卫星不同的是，它还装载有五十公斤稍热些的液氢，用以冷却卫星舱壁。红外线宇宙探测卫星的寿命至少是一年半，根据红外线天文卫星系统成功运行的情况来判断，它的寿命最长可达两年半一例如，同爱因斯坦观测站一样长（附带说明一下，红外线天文卫星，按照幸存下来进入1984年的几率2%计，可以期待它运行十一个月，一直到圣诞节的次日）。红外线宇宙探测卫星将沿着接纳它的椭圆形轨道，在离地面1000 ~ 39,000公里的宇宙空间运行，每十二小时绕轨道运行一周。它不记录数据，而是连续地把数据传送回设置在西班牙维拉弗拉卡（Villafranca）和澳大利亚卡纳冯（Carnavon）的地面跟踪站。

红外线宇宙探测卫星探测的光源，通常是温度为几百度到仅30 K的宇宙空间的尘埃云。它可逼近星球，在接近刚形成的新星的黑暗星云中，或在老星体喷射出的那些被称之为行星云的星球表面物质中，发现较热的尘埃云。长波红外线来自刚刚开始收缩形成新星的那些较冷星云。红外线宇宙探测卫星将首次揭示星球诞生的细微情景。

除我们所处星系之外，其它许多星系发出的大部分辐射——有时是绝大部分辐射——是红外辐射。这些辐射可能来自星球之间的尘埃。还有遥远的类星体和其它现有的星球的中心或许还有巨大的黑洞周围的气体旋涡也能发出很强的红外辐射。红线宇宙探测卫星飞去并又迅速离开这些地方时进行观测，便可在出现大的脉冲之后，马上“看见”星球的诞生，而一些地面观测站的红外线天文学家却已为之探寻了许多年。

红外线宇宙探测卫星有三个探测系统，天文学家们对准望远镜的焦距，便可研究来自不同方向的红外辐射源。有一块大的半导体（锑化铟）“芯片”被分成为1024个辐射敏感区，能“拍照”发出1到5微米较短波的光源。它还可以匹配新研制的硅 - 铋芯片，同时“拍照”发出5至18微米光波的光源。

第二个系统是测定光源亮度的光度计。它使用硅 - 镓、锗 - 铍、锗 - 镓制成三块芯片，能同时测定发出波长为12、40、100微米光波的光源亮度。

光度计还可安装分细了的芯片来得到这些光波的粗略图。在光度计的前面插入金属网，便可显示出红外线被尘埃粒子反射时产生的极化作用。最后，一对分光计（米切尔森干涉仪）将辐射线细分成2 ~ 70微米之间的光谱。天文学家便根据这些光谱分析研究气体云的情况，而在可见光范围，由于普遍存在的尘埃一如新星形成的区域中和我们银河系中心的尘埃，这些气体云会模糊不清。光度计还可测示出尘埃本身对特定波长的吸收情况，帮助我们解开宇宙尘埃组成之秘密。

欧洲空间局希望大致在1990年把重1.8吨的红外线宇宙探测卫星装在阿里安（Ariane）火箭上发射。现在，已给每一年或两年召开一次的下一轮决策会议提供了列入预选的五个项目。然而，欧洲空间局已通知说，对于这些雄心勃勃和昂贵的项目，只可能以每两年半完成一项的速度来提供经费。远红外和亚毫米宇宙望远镜（FIRST）将使红外线宇宙探测卫星的作用范围扩展到红外辐射和无线电波之间，另一方面，X射线万用镜（multi-mirror）将是一种很敏感的X射线望远镜。用来研究太阳系的三个项目是：研究地球磁层的四个卫星，一个有高分辨能力的太阳观测站（在地球的轨道中）及打算飞往星状带，研究封闭区域一些小行星的探测仪器。

但是，欧洲的天文学家们不愿意只在欧洲空间局的组织下从事研究工作，因为天文学卫星只是偶尔发射一颗，而且每颗卫星只能为特定的研究范围，例如红外线天文学范围的天文学家们提供必要的条件。此外，欧洲空间局内部的管理可能是彼此矛盾的。X射线卫星埃克索萨特（Exosat）本应于1977年在技术上更先进的爱因斯坦观测站之前发射，可是欧洲空间局却把它推迟了五年，主要是为了让这颗名声很大的卫星能在欧洲的阿里安火箭上发射。现在这颗卫星已经准备待发，可是阿里安火箭却还未建造好。因此，欧洲空间局最近只好同意在美国国家航空与航天局（NASA）的德尔塔火箭上发射埃克索萨特卫星——其实，在七十年代初期就可以作出这个决定，那么埃克索萨特卫星早在1977年就发射了。

法国空间科学计划方面采取的第二个办法是决定同苏联合作。苏联的空间科学技术落后，尤其是电子技术落后于西方几年。下一颗纯粹是苏联的空间天文卫星只有比较简单的射电望远镜的金属构件（箱在上面）。目前，苏联已同法国合作研究射线卫星和冷却次毫米波望远镜等更先进的技术。

然而，一项纯粹的国家项目可给予该国天文学家更大的选择自由，并能增强民族自豪感。目前，在空间科学研究中，以一个国家为主的，继美国和苏联之后是日本。最近，日本的空间科学计划的预算和十一国组成的欧洲空间局一样多。日本投入空间科学研究的经费在逐年增加，到九十年代中期可能会超过美国。另外，欧洲一些国家也在自己建造卫星，然而规模不太大。例如，德国在建造自己的X射线卫星罗萨特（Rosat）。它预定于1987年发射。

英国在宇宙天文学研究方面插手最多：它是欧洲空间局全部项目（包括宇宙望远镜）的积极参加者，也是发射国际紫外光探测者、红外线天文卫星、罗萨特和日本的Astro-C等卫星的主要伙伴。但是自从发射卫星Ariel VI以来，再没有一个项目是由一个国家单独进行的了。最近、英国的天文学家们提出了建造一颗“英国为主”的卫星的建议。这是第一颗专用于研究光谱学的X射线使者。目前正在对它进行详细的审查，有关投资问题将在明年作出决定。

英国科学家们在提出这个使者——名字可能叫“希望”——之后，相信它会成为国际合作研究项目，其成本将会降低并导致早日发射。比如说，美国可以建造望远镜部分，并提供用于卫星发射的三千万法郎的经费。与此类似的合同将使半数的美国天文学家可以使用德国的卫星罗萨特。

看来，美国的宇宙天文学在领先于世界几年之后，前景相当不妙。除批准了使用宇宙望远镜的一个较大项目之外，明确批准的项目很少。无疑，这个较大项目是八十年代唯一的最重要的望远镜，因此，美国天文学家只依靠这个项目，他们的希望之路可能会被堵死。另一个较大的卫星“oncourse”只是一个γ射线观测站。尽管多年来有许多见解精深的建议，但均未被采纳，几个“中等使者”都无什么变化。而一些较小的项目又缺乏魅力，引不起美国公众和政治家们在它同“宇宙”这个词之间进行联想。一些较大的使者，对于按照里根总统提的预算来进行工作的美国国家航空和航天局说来，却太昂贵。

美国X射线天文学家们经过了多年的努力，终于争取到把一种先进的X射线天体物理学研究装置（AXAF）列入国家计划。此装置的元件灵敏度和分辨率均高于现在设计的其它X射线望远镜。1982年国家审查委员会把它列为最优先考虑的天文学项目，仍投资三亿法郎，超过了美国国家航空和航天局的研究经费。

现在尚不知是否有两个国家建造大体相同的卫星。欧洲和日本发射卫星的浪潮预示着美国多年来计划的破灭。欧洲建造红外线宇宙探测卫星的决定可能敲响穿梭式红外线望远镜装置的丧钟。许多美国天文学家认为，红外线宇宙探测卫星是继X射线天体物理学研究装置之后，九十年代最重要的下一个项目。

美国天文学家们的苦恼反映了空间科学上两种截然相反的倾向。对于一个国家单干的项目，本国的天文学家在建造和使用卫星方面会有充分的决定权，而且，同纯粹参加别人的卫星项目相比，国家的自豪感使得政治家们似乎更容易筹集资金。可是，当今没有任何一个国家能单独投资建造一个相当大的新望远镜来接替宇宙望远镜 ——而从1609年的伽里略望远镜到1978年的爱因斯坦观测站，天文学方面最重大的进展总是伴随着大型新装置的使用而得来的。

行星科学家们已面临进退维谷的境地：美国宇航员的航天成绩虽然令人震惊，但是计划是乱糟糟的。下一个伽里略木星探测器尽管耗资六亿法郎也要建造，可其后的金星探测器的预算却削减了一半，只有两亿法郎。欧洲的行星科学家们认为欧洲空间局的顾问们拒绝火星探测器凯普勒使者项目的主要原因是造价高达三亿法郎，为红外线宇宙探测卫星的两倍，并且在未筹集到经费以前，会间断四年。

因此，尽管欧洲对美国取消国际太阳极使者的飞船预算感到痛苦，但是，欧洲和美国的行星科学家们现已在讨论可能进行合作的一些使者：观测小行星、土星及土卫星泰坦（Titan）的使者。对科学家们的教训也就在于：九十年代末期，在空间科学领域，只有建造大型新观测站，才是欧洲、美国和日本联合的动力。

[New Scientist，1983年3月]