NASA的斯皮策空間望遠鏡（Spitzer Space Telescope）已經到了使用壽命。它的任務是研究紅外線中的天體，自2003年發射以來就一直保持出色。但是每個任務都有結束的時候，到2020年1月30日，斯皮策被關閉了。
讓我們回顧一下紅外天文學的歷史
思想家們一直在苦苦掙扎著光的本質。在古希臘，亞里士多德對光感到好奇，並說：“光的本質是白光。顏色由明暗混合而成。”那是我們2千3百多年前對光的理解。
艾薩克·牛頓（Isaac Newton）也想理解光，他說“光是由有色粒子組成的。”在19世紀初期，英國物理學家托馬斯·楊（Thomas Young）提供了證據，證明光的行為像波。然後是麥克斯韋、愛因斯坦和其他所有對光深有深思的人。麥克斯韋（Maxwell）發現光本身就是電磁波。
亞里士多德。他思考了光的本質以及許多其他事情。圖片：After Lysippos
天文學家威廉·赫歇爾（William Herschel）發現了紅外輻射，該人以天王星的發現者而聞名。他還開創了天文分光光度法領域。赫歇爾用稜鏡將光分開，然後用溫度計發現了看不見的光 - 一種可以使物體變熱的光。
最終，科學家發現來自太陽的光有一半是紅外光。很明顯，要了解我們周圍的宇宙，我們需要了解紅外光，以及它可以告訴我們有關發射它的物體的信息。
大氣上方和地面的太陽輻射光譜。這裡有極強的紫外線和X射線（在所示波長範圍的左側），但僅佔太陽總輸出功率的很小一部分。圖片：Nick84
因此，紅外天文學誕生了。所有物體都發出一定程度的紅外輻射，在1830年代，紅外天文學領域開始發展。但是起初並沒有取得太大進展。
至少直到20世紀初。那時，僅通過紅外觀察就發現了太空中的物體。然後，射電天文學在1950年代和1960年代起飛，天文學家意識到，除了可見光可以告訴我們的知識外，還有很多關於宇宙的知識。
電磁波頻譜，從左側的最低能量到右側的最高能量。我們的眼睛只能看到可見的光，但是多虧了大天文臺，我們才能看到所有的光。圖片：NASA。
紅外天文學之所以強大，是因為它使我們能夠透視氣體和塵埃，進入銀河系核心等地方。但是，對於地面設施而言，很難在紅外線中進行觀察。地球的大氣層阻擋了紅外線。紅外地面觀測意味著漫長的曝光時間，並且需要與包括望遠鏡本身在內的所有物體散發出來的熱量抗衡。解決方案是使用軌道天文臺，人類很快就併發射了兩個：紅外天文衛星（IRAS）和紅外空間天文臺（ISO）。
1983年，英國、美國和荷蘭發射了IRAS（紅外天文衛星）。它是第一臺紅外太空望遠鏡，儘管取得了成功，但其任務僅持續了10個月。紅外望遠鏡需要冷卻，IRAS的冷卻液在10個月後就用光了。
IRAS是一次成功的任務，儘管短暫，但天文學界意識到，如果沒有專門的紅外觀測站，將會妨礙理解宇宙的努力。IRAS進行了四次幾乎整個天空的觀測（96％）。除其他成就外，IRAS還為我們提供了關於銀河系核心的第一張圖片。
來自IRAS的全天空圖片，使用了6個月的數據。黑色條紋是未成像的區域。它顯示了銀河系的平面，銀河系核心位於中央。顏色代表紅外線的不同波長：藍色是12微米，綠色是60微米，紅色是100微米。圖片：NASA/IRAS/Caltech
然後歐空局於1995年啟動了ISO，歷時三年。它的成就之一就是確定了太陽系某些行星的大氣中的化學成分。它還發現了數個原行星盤，以及其他成就。
但是，需要更多的紅外天文學，美國宇航局有一個雄心勃勃的項目：大天文臺計劃。大天文臺計劃在1990年至2003年之間發射了四架獨立的太空望遠鏡：
- 哈勃太空望遠鏡（HST）於1990年推出，在可見光和近紫外光觀察居多。
- 康普頓伽瑪射線天文臺（CGRO）於1991年推出，大多觀察伽馬射線，和一些X射線。它的任務於2000年結束。
- 錢德拉X射線天文臺（CXO）主要觀察軟x-射線，它的任務仍在繼續。
- 在斯皮策太空望遠鏡。
NASA的大天文臺。太空紅外望遠鏡設施（SIRTF）是Spitzer望遠鏡的原始名稱。圖片：NASA
他們在一起觀察了大範圍的電磁頻譜。太空望遠鏡具有協同作用，它們經常觀察相同的目標，以捕獲感興趣物體的完整的形象。（沒有射電天文太空望遠鏡，因為可以很容易地從地球表面觀察到，而且射電望遠鏡很大。）
Spitzer於2003年8月25日從卡納維拉爾角（Cape Canaveral）的Delta II火箭上發射。它被放置在一個以日心為中心的地球追蹤軌道上。
Spitzer拍攝的第一批圖像旨在展示望遠鏡的功能，而且令人讚歎。
NASA的Spitzer太空望遠鏡的第一個圖像是一個暗球體中發光的恆星託兒所，在可見光下它是不透明的。這些新的圖像穿過迷霧，揭示出新的原恆星或胚胎恆星的誕生，以及從未見過的年輕恆星的誕生。象鼻管星雲（Elephant's Trunk Nebula）是位於仙王座中的發射星雲IC 1396中的細長暗球。該小球位於2450光年的距離處，是稠密氣體的凝結，在附近巨大恆星發出的強電離輻射中勉強生存。圖片：NASA/Spitzer
“Spitzer教會了我們關於宇宙的全新方面的知識，並使我們進一步瞭解了宇宙的工作方式，解決了有關我們的起源以及我們是否獨自一人的問題。” NASA科學任務副主任托馬斯·祖爾布琴（Thomas Zurbuchen）說：“這個偉大的天文臺還確定了一些重要和新的問題，引發進一步研究，為將來的調查奠定了基礎。它對科學的巨大影響肯定會持續到其使命結束之後。”
Jack'o'Lantern星雲和M81的Spitzer圖像。圖片：NASA
列出Spitzer完成的所有工作是不可能的。但是有很多事情引人注目。
Spitzer幫助發現了TRAPPIST-1星系的系外行星。在一組比利時天文學家發現了星系中的前三個行星之後，Spitzer和其他機構的後續觀察發現了另外四個系外行星。
Spitzer太空望遠鏡也是第一個研究和表徵系外行星大氣的望遠鏡。Spitzer獲得了兩個不同的氣體系外行星的詳細光譜數據。這些所謂的“熱木星”被稱為HD 209458b和HD 189733b，它們是由天然氣製成的，但軌道更接近恆星。與Spitzer合作的天文學家對這些結果感到驚訝。
“這真是令人驚訝的驚喜。” Spitzer項目科學家邁克爾·沃納（Michael Werner）博士當時說。“當我們設計Spitzer時，我們不知道它將在表徵系外行星方面邁出如此戲劇性的一步。”
Cepheus B和C星雲的Spitzer圖像。圖片：NASA
Spitzer的紅外能力使其能夠研究星系的演化。這也向我們表明，我們曾經認為的單個星系實際上是兩個星系。
根據Spitzer的觀察，闊邊帽星系（M104）實際上是兩個星系合而為一。這是一個橢圓形星系，裡面有一個平盤。它的雙星系性質解釋了它的大量球狀星團。圖片：NASA / JPL-Caltech
希望Spitzer的繼任者詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）即將發射。當JWST的發射推遲時，Spitzer的任務得到了延長，但是不能無限延長。不幸的是，NASA暫時沒有可用的紅外太空望遠鏡了。
JWST將在Spitzer停止的地方繼續前進，當然比Spitzer強大得多。Spitzer也許是第一個表徵系外行星大氣特徵的人，但JWST會將其提升到一個新的高度。JWST的主要目的之一是詳細研究系外行星大氣的成分，尋找生命的構成要素。
Spitzer項目經理約瑟夫·亨特（Joseph Hunt）表示：“為這一使命而努力的每個人今天都應該感到非常自豪。實際上有數百人直接為Spitzer的成功做出了貢獻，成千上萬的人利用其科學能力探索了宇宙。我們留下了強大的科學技術遺產。”
如果天文學擁有自己的奧斯卡金像獎，那麼銀河系的這一部分將成為2011年最受歡迎的星雲。圖片：NASA/JPL
閱讀更多 孜然實驗室 的文章
