伦敦举行了一次专题讨论会，庆祝一架空间轨道望远镜工作一周年。科学家们为什么对这颗卫星及其所从事的观测如此热心呢？
将科学仪器送到不甚透明的地球大气之上以前，天文学家们只好满足于从电磁波谱中一个狭窄的“窗口”注视宇宙。来自外太空的辐射中，只有一小部分的波长是能穿透我们这大气层的。地面天文学的历史已绵延了数千年之久；而天文学中需要大气外观测的那些领域——无论是γ射线、X射线、紫外线（UV）、还是某些红外光谱区——却只是晚近才开拓的。这个月中，人们正在庆祝一件这样的新设备诞生一周年：国际紫外探测者（IUE）全面展开工作一整年。
IUE虽非第一个从事紫外分光研究的人造卫星，然而它的用途却是最广泛的。在早期的火箭研究以后，接着，在过去15年内，已由卫星在很大的高度上进行了十几次紫外实验。不同的实验适应于不同天文学家研究小组的特定要求，但是却没有一个紫外卫星能为所有的天文学家做所有的事情。与此同时，IUE则在迄今最宽阔的光谱区内工作，它所覆盖的波长范围约为115毫微米到320毫微米。它还允许用户选择：是进行高分辨操作——它给出详尽的光谱，但需耗费很多时间——或是采取低分辨的工作模式。实际上，这还只是IUE最新特色的一个例子；它是第一架可以像地面望远镜那样控制的空间望远镜，天文学家只要去拜访它“家里的”工作站，便可以实现这种控制。观测者可以在那儿挑拣他们选定的“靶”星，并命令这艘空间飞船执行。
然而，除了IUE可能创造的种种科学纪录外，它从形成最初构思到正式发射之际，其延续时间之久无疑也保持了世界纪录。1964年，受欧洲空间研究组织委托，在英国进行了一项设计研究，构想了那颗“大型天文卫星”，1967年经费大减，它作为“紫外天文卫星”而重生，经费再度削减，再度获得新生的这颗卫星却仿佛意味着英国对紫外天文学的贡献只是局限于云雀火箭和气球了。此时，罗伯特 · 威尔逊（Robert Wilson）教授（那时在卡勒姆实验室，后来是英国发射计划主持人）便转向了美国国家航空和宇航局（NASA）。“您怎么把一颗被放弃的欧洲卫星推销给了这家第一流的空间机构呢？”，他在沉思中回首往事。“你除了把它送出去外别无他法。”
这只紫外的不死鸟①不久又重生了。这次是由NASA的戈达德空间飞行中心煽风点火的。欧洲人重新发生了兴趣，到1971年末，这颗卫星的前景确定了，它被正式命名为国际紫外探索者。发射、飞船，以及科学荷载均由NASA负责，但照相机的设计制造则由英国负责，资金由科学研究会（the Science Research Council）提供，太阳电池板由欧洲空间局（the European Space Agency）提供。这三个机构同意IUE作为一个国际性的天文台，因此，一位获得了观测时间的天文学家要在地面站指挥操作，以便对搜集他自己所需的资料负责。这使IUE和多数卫星大不相同，对那些卫星而言，在大学中工作的科学家与收集资料的实际过程是完全隔绝的。
IUE从构想到诞生，不只是相隔了15年，只及紫外天文学家们经常怀有的希望与忧虑，而且在它发射之前还有过大量令人伤透脑筋的麻烦事。代耳塔火箭仿佛就是为IUE发明似的，它在前一年曾有过两次灾难性的失败，尽管在此之前它也有过出色的飞行记录（New Scientist，77卷，343页）。然而，最后当IUE于1978年1月26日从卡纳维拉尔角用一枚代尔塔火箭（2914号）发射时，却没有发生故障。“起飞推迟了，但情况很好”，美国的一条头条新闻如此欢呼报道。1月28日，这颗卫星进入轨道，2月6日它观测了第一颗恒星，然后，接下来的三星期又观测了那些最优先定下的重点目标，而这些正好就发生在一次差点又要匆促下马的时候。在飞船上的仪器最终达到了最佳状态并定标以后，IUE于1978年4月3日正式开放，作为一项国际性的观测工具。
IUE卫星从排气管到物镜遮光罩的直立高度为4.2米，全重617公斤。它以硅太阳电池制成的两个翼提供的太阳能作动力，或者，当缺乏太阳光时，则以两组辕镉蓄电池为能源。太阳电池阵通常总与入射光垂直，它产生的功率为400瓦，虽然平均功率只要求达到210瓦。在食季——以半年为时间间隔出现的、共历时三周的每天一小时的日食——期间，便由蓄电池进行工作。
IUE科学荷载的基本组成是：一架望远镜、用于卫星精密导航的机构，两架光谱仪以及电视照相机。这架口径450毫米的望远镜将紫外光投向两架光谱仪之一——它们可记录望远镜视场中任何紫外光源的光谱。两架光谱仪在两个不同波段工作：115到195毫微米，以及185到335毫微米。每架光谱仪中都有一架照相机，将紫外像转换成适于发回地面的视频信号。每完成一次曝光，电视像管的面板就按指令被扫描一次，图像便转播到两个跟踪站之一——马里兰州的戈达德空间飞行中心和马德里附近的比利亚弗兰卡卫星跟踪站。为了替下一次曝光做准备，用一个白炽泛光灯均匀地照射面板，并对它进行扫描，以消去前一次曝光留下的所有痕迹。
观测者可以获得详细的“高色散”光谱，其中光大约以0.01毫微米的分辨本领按波长散开（例如图2）。或者，也可以以0.6到0.9毫微米的分辨本领产生“低色散”光谱。用高分辨本领对暗到11等（星越暗，其星等数越大，肉眼可见的最暗恒星是6等星）的热星进行常规成像，同时又以低色散模式记录更弱得多的源。目前的最高纪录是记录到一个17等的类星体，它被记作Q2204—408，这个纪录也许不会被打破了。
由精密误差传感器（FES）进行导星，观测者便可以使望远镜瞄准他们所需的“靶”星。每个FES对靶周围16弧分见方的天空作一次光学扫描。借助一份相应的天图，天文学家便可认出他的靶，把它调节到所需的照相机内，并记下它的光谱；靠了六个陀螺仪和导星机构，可确保望远镜的导航精度高于1弧秒。电视监测器是由768×768个像素（Pixels）组成的点阵，新曝光的光谱在它上面显示为一个圆形像。每个构图单元的信号经数字化（编成数码）以后，成为由黑渐变到白的256个级次中的某一级，或者，如封面照片那样编成色码。
前述三个机构对IUE卫星使用时间的分配，大致分映了各自负担的经费。美国观测者享有最大的份额，一天使用16小时，其余8小时则由英国与大陆上的天文学家协商交替使用。这颗卫星翱翔于中大西洋上空42，000公里（平均数）的地方，它在一个椭圆轨道上运行，轨道设计得使它保持在地球表面同一点的上空。人们从戈达德连续监视它，并从比利亚弗兰卡每天对它监视10小时以上。在这样一个相当高的高度上，地球所张的角度仅为17°，除了地球，月亮和太阳对它施加的约束外，IUE可以自由地遍历整个天空，寻找观测对象。物镜遮光罩禁止望远镜指向离太阳43°以内的范围，它还装了一些挡板，使望远镜免遭散射太阳光的影响。
说了那么多的何地、何时与如何；然而，紫外观测为何如此生气勃勃，它们又揭示了何种从电磁谱可见区无法获得的结果呢？对紫外天文学最有力的论据是这样一件明显的事实：即使最普通的原子和离子，它们最强的谱线主要也都位于紫外区，在人类所知的宇宙中，七种最丰富的元素（以丰度递减为序）是氢、氦、氧、碳、氮、硅和镁，它们之中没有一个最强谱线是位于可见区的。在太阳型恒星中，天文学家们在可见区所能见到的最强谱线是钠产生的——波长589毫微米附近的所谓“D”线，以及一次电离（即失去一个电子的）钙产生的两条谱线，它们的波长为393.4毫微米和396.9毫微米；为了发现其它元素，我们必须考察紫外光谱。
热 星
还有其它许多重要理由，需要将火箭、气球和卫星发射到我们这个对紫外光不透明的大气层之上。恒星天文学家马上会指出如下事实：热星辐射的绝大部分能量都集中在紫外区，因为温度较高时，它们发出的辐射峰值便往较短波长方向移动。此外，恒星较外层大气——色球和冕——的光谱线也仅能在远紫外区中部接收到。'
宇宙论学家在两个方面有一种特别强的兴趣，需要紫外天文学来支持。首先，宇宙氨（“重”氢）丰富度的最佳测量是从这样一系列谱线获得的，它们按某一固定数量置换了正常的氢线。氘的重要性在于它可能具有原始的起源——换言之，它不是恒星核合成（各种元素在恒星中形成的核“燃烧”过程）的产物，而是与氢和氦一起直接由大爆炸产生的。早期创生的氘量，相当灵敏地反映了原始物质的密度和数量，借助于外推，又反映了当前的总密度一一根据理论宇宙学模型得出的这个数字，将确定宇宙究竟是开的还是闭的（New Scientist，Vol. 81，p. 757）。
其次，有一场论战尚在进行。其一方是红移指示距离这一原理的维护者，另一方则是认为红移部分或全部均非宇宙学起源的揭露者，这场论战可由紫外观测来裁决。类星体呈现出空前的红移，若按今天大多数人的观点，用退行速度来解释，则这样的红移便意味着这些类星体是宇宙间被观测到的最遥远天体。然而，有些嘲弄传统观念的人却对此持非难态度，他们指出，在一些红移大不相同的天体之间有着明显的联系，因此，他们不相信红移可以作为宇宙学的尺度标准。后面我们还将说明紫外研究在解决这场争端中的重要性。
这颗卫星自1978年2月9日正式展开活动以来，已向它的地面站发回大量资料。最初的“指定工作阶段”所取得的结果已发表在Nature的一期专辑（1978年10月5日）上；上周在伦敦大学院举行的一次专题讨论会上则给出了较新的发现（见文末方框内的“第一颗IUE专题讨论会要闻”）。天文学家们迄今到底知道了一些什么东西呢？
IUE探测最暗热星的极限，比先前可能探测到的要暗得多。1972年发射了OA0-3号卫星，它载带的哥白尼号望远镜不能接收到氮、碳和氮的那些非常重要的谱线，这些谱线位于145至180毫微米的波段内，而IUE却能以比较高的分辨率研究它们。在相对来说比较亮的热亚矮星“BD+75°325”的光谱中，出现一系列充分发展的电离氦线，据认为它与其它恒星中由氢产生的一个位于红外区的类似线系有关。虽然BD+75°325星未显示出质量损失的证据，但其它亚矮星却像比它光度更大的同类天体那样，表现出有一个膨胀的大气。阿波罗 - 联盟号飞行期间在远紫外区（最强的是在300毫微米处）探测到的白矮星“HZ43”出现一条恒星发出的氢线，然而它没有其它可注意的光谱特征，正如我们已对热白矮星预言的那样，那儿已经发生重力分离了。
较冷的星也分享了胜利果实。五车二的第一个高分辨光谱提供了（除太阳以外）从任何一颗恒星取得的最广泛的色球资料（图3）。还在两颗变星中发现色球温度竟达250000 K，这比下面冷的光球层要高两个数量级。
不能低估紫外观测对研究星际介质的重要性。如果不接触紫外光谱，那么天文学家们就只能猜测各种核素（除氢原子外）的星际丰度、分布以及它们的物理参数了。在以遥远恒星的光谱为背景的“剪影”中，可以看到大量星际谱线，其中有许多是第一次记录到。自从指定工作阶段以来，IUE已揭示出在我们银河系的晕中有着高激发的星际气体，在一个邻近星系，即不规则星系大麦哲伦星云中，星际介质显示出一种中心在220毫微米处的宽阔光谱特征。天文学家们已经很熟悉这种现象了，它在我们自己的银河系中广泛出现，也许，它是由细小的石墨微尘造成的。
人们用IUE和地面仪器进行同时观测，可以研究各种源的整个波谱（从X射线到射电波）。目的是研究超巨星恒星风的可变性，研究剧烈活动的河外天体，如马卡良501②，以及所有的双星X射线源。对于双星X射线源，现时流行的模型是建筑在这样一种体系上的：光学（可见）恒星的质量转移到一个极其致密的不可见天体（也许是一颗中子星或者一个黑洞）上。IUE已经发现从一颗恒星及其致密伴星（它们统称为HD153919）以2500公里/秒的速度发出恒星风流，并在由冲击波加热的外流气体与冷的星际介质之间造成一种围绕恒星的气泡。
IUE研究、的河外天体中，有旋涡星系、椭圆星系、不规则星系，（具有小亮核的）塞佛特星系，类星体，以及蝎虎座BL型天体（变化的星系核，类似于类星体，然而它们的光谱中没有谱线）。看到了亮塞佛特星系NGC4151活动核的连续光谱，它重迭在该星系的热辐射恒星连续光谱上。被称为“禁”线的一些强发射线提供了关于尘埃含量以及局部丰富度的信息。碳、氮和氧的丰富度似乎与太阳上的丰富度相仿。在另一个塞佛特星系NGC1068中，氮的丰富度似乎过分高了：高四到六倍。两个蝎虎座BL天体，如同在可见区波长处一样，呈现出一个无光谱线的紫外谱。没有光谱线这一点似乎表明可电离气体物质的不足。
再回到类星体上来。在“卫星”天文学离开地面上天之前，我们好像也是能够看清楚类星体紫外光谱的，因为它们的红移——如果将此简单地解释为退行，则似乎意味着有许多类星体的退行速度竟比光速还快——可以将紫外线的波长推移到进入可见区。于是，“遥远”类星体（大红移）的紫外光谱和较“近”类星体（小红移）的光学光谱便都能被我们看到了。然而，为了获得后者的紫外光谱，我们仍必须求诸大气层之上的紫外探测器。红移小的类星体，除了它们的强发射线外，是不是也会出现大红移类星体光谱中观测到的吸收线呢？由于吸收线的红移比类星体发射线的红移小，所以，它们被认为是位于地球与类星体之间的物质产生的。
最亮的类星体（3C273）似乎不出现在较远类星体紫外光谱中观测到的那种吸收线，后者是由介乎我们与类星体之间的星系或星系际物质产生的。我们所见到的吸收线可以归因于银河系内的物体——它们具有零红移。看来也并不存在原先以为会有的氢连续谱减弱，而介乎我们与3C273之间的低红移天体是会以其未分辨的吸收线造成这种减弱的——这是假设类星体红移有宇宙学起源的一个明显证据。
［本文选自New Scientist1979年82卷1150期。卞毓麟译]
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① 紫外的不死鸟（Ultraviolet phoenix）：phoenix原为埃及神话中阿拉伯沙漠的不死鸟（即凤凰），它每五百年自行涅槃一次，然后又从灰中重生。此处借长生鸟以喻该紫外卫星一再从厄运中新生。——译者注
② 苏联天文学家马卡良编的一份河外天体表中的第501号天体。——译者注