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地方的科學節目需要你!在波音747上的空中天文台大解密

「俱懷逸興壯思飛,欲上青天攬日月」

這是李白喝醉酒之後說的,想 high 到飛天,也不是詩人的專利,天文學家也想飛上天。

地球能夠孕育生命,厚厚的大氣層絕對是第一功臣。大氣層的存在不只是讓我們欣賞藍天白雲的風景,最重要的是:隔絕了來自宇宙的輻射。底下這張圖是大氣層對不同波段的電磁波穿透率。在可見光的波段,大氣層是透明的,所以我們可以在白天看見耀眼的太陽,在夜晚看見絢麗的星光。整體來看,可以穿透大氣層的電磁波比較少,無法穿透大氣層的電磁波比較多。但是,天文學家的工作就是觀察天體在不同波段輻射的電磁波,藉以研究天體的物理性質。如果都被大氣層擋住了,那不就沒戲唱了?

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在人類肉眼可見的領域之外,整個電磁波譜是非常不可思議的。從無線電波到伽瑪射線,各種不同波長的光(或說各種電磁波),都能呈現宇宙的某些獨特性質。某些波長用來研究黑洞最棒,有些波長的電磁波則在新生恆星和行星的研究上最為突出,還有一些則能呈現宇宙最早期的現象。而天文學,就是利用電磁波,研究星光。如果沒有眼睛可觀察,永遠沒辦法知道明亮的恆星、行星和星系等宇宙天體長什麼樣子,甚至不知道它們的存在。既然大氣層會屏蔽電磁波,那就把望遠鏡送到大氣層之外不就好了!眾所週知的哈柏太空望遠鏡就是最有名的例子。

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哈柏天文望遠鏡。圖/NASA

除了哈柏之外,當然還有其他太空望遠鏡在太空中為天文學家服務。不說你不知道,NASA 太空望遠鏡的數量差不多可以組個復仇者聯盟了。有圖有真相,請看這裡

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NASA 太空望遠鏡們,點即可看原圖。圖/NASA

BUT,人生最重要的就是這個BUT。科學研究也不例外。

要把望遠鏡送到太空當中,是非常花錢的一件事。不僅事前的準備工作要萬無一失,儀器出問題也沒有辦法拿回來修理,想要升級設備,也沒辦法去光華商場買零件自己組裝。另一個比較合理的選擇就是把望遠鏡送到高空中,山不夠高,沒關係,那就用飛機飛上去。

美國太空總署的 SOFIA 空中天文台就是這樣的產品。SOFIA 是  Stratosphere Observatory for Infrared Astronomy  的縮寫,意思是:同溫層紅外天文觀測。SOFIA 望遠鏡被搭載在經過改造的波音 747 飛機上,飛行在平流層中,比通常的客機飛行的海拔都高,能夠避免大氣中水蒸氣的干擾,也是目前世界上最大的機載望遠鏡。SOFIA 重達 17 噸重,一旦安裝在 747 客機機身後面的滑動門打開,它就能進行科學觀測。

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搭載在波音 747 飛機上的 SOFIA 望遠鏡。圖/NASA

SOFIA 望遠鏡填補了現代天文學的一項重要空白。這個觀測平臺足以負擔太空望遠鏡 80% 的觀測能力,而建造和維護費用卻只是太空望遠鏡的一小部分。為什麽要在飛機上進行紅外天文觀測呢?肉眼可以看到的宇宙,只是電磁頻譜的一小部分,但是在紅外望遠鏡裏,是截然不同的景象,紅外望遠鏡可以使天文學家獲得更豐富的信息。例如超新星形成的殘骸,即將誕生的新恆星。

講了這麼多,也是紙上談兵。如果有更生動的影片不是更好嗎?是的,人民的聲音我們聽見了。不好意思,其實我寫這篇也算是個葉沛雯。為了讓各位更了解 SOFIA 的運作,中研院天文所特別與台灣電視公司新聞部合作,遠赴美國拍攝,詳實記錄 SOFIA 空中天文台的飛行歷程。這次的採訪,不僅是華人世界的獨家,也是媒體界相當難能可貴的創舉。

我們經常指責台灣日漸惡化的媒體環境,追根究柢,原因就是媒體業的資源緊縮。在這樣的環境底下,如果電視台沒有申請政府的經費,獨立製播這樣的節目,絕對是虧本的生意。而今,台視不僅願意投注資源製播優質的節目,更把版圖擴及科學普及,善盡媒體的社會責任,這樣的精神相當令人感佩。這個節目經過兩年籌備,七個月製作,即將在4/11(一)開始領先美國,全球首播。這一次大家不用花錢進戲院,只要在家打開電視機就可以。懇請大家踴躍支持,支持台灣本土的科學節目,為台灣的科學教育注入活水,也請大家廣為宣傳,台灣南波萬!

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天文學家。