美国国家航空航天局（NASA）正着手一项价值2亿3千万美元的航天任务，目的是研究150亿年前这个宇宙是如何由一次物质的大爆炸演化而来的。一般认为，宇宙中所有的星系，它的恒星、行星均由大爆炸所形成。按计划，1989年］1月底将把一个宇宙背景探测卫星（COBE）发射上天。这个卫星重2.5吨，是专门设计来研究有关大爆炸理论的大多数基本科学问题的。这些问题包括：

■ 造成宇宙膨胀的大爆炸，有哪些特点？

■ 大爆炸抛出的物质，如何形成了含有数千亿颗恒星的数百万个星系？

■什么原因使这些星系呈现出巨大的长条形？

■ 什么原因使宇宙在如此大的规模上表现得这样和谐，宇宙究竟有没有边界？

近20年来，美国把太空探索的重点转向发射飞船飞向太阳系内的天体。在继续进行这类壮观的行星际空间探索之同时，美国已开始将注意力放到发展像COBE和NASA的一系列巨型太空望远镜这样的新型的、技术先进的天体物理卫星上，下一个10年，这些新型观察卫星所获得的数据的不断积累，必将导致宇宙学的巨大发现从而引起一场科学革命。人类很有可能首次获得一些也许是150亿年前形成之物体的清晰图像，也有希望发现一些前所未见的宇宙奇特物质。

COBE是将要作出这些新发现的一系列宇宙飞船中的第一个，明年，计划将哈勃太空望远镜，伽玛射线观察卫星，太空实验室的紫外线望远镜和美 - 德X射线天文观察卫星发射上天。除上述卫星外，另有四个用于天体物理学研究的探测卫星将在今后5年内发射。到90年代末，这个观察队伍还将增加二个新成员：技术先进的X线天体物理观察卫星和红外线太空望远镜。尽管在体积上，COBE不如未来的观察卫星，诸如太空望远镜那么庞大，但它自有其特色，它要寻找据认为是大爆炸直接遗留物的红外宇宙背景辐射。

COBE采用两个超低温冷却的红外成像系统和一个微波接收系统设法寻找星系及其他物质第一次发光以前的东西。NASA的一位负责太空科学研究的副局长伦纳德 · 菲斯克说，卫星将看到“火炬点燃以前”发生的一些宇宙现象。此外，COBE还应能看到那些大爆炸刚发生后首批在漆黑的夜空中发光的天体，那些远古的恒星和星系。

挑战者号事故发生时，COBE已经制造就绪准备发射了，它的外形像一只去掉帽沿的圆顶礼帽，直径为英尺，重约1万磅。在卫星的四周安装了一圈太阳能电池板。

由于航天飞机只能在低轨道上把卫星送入太空，所以若用航天飞机发射，卫星必须携带一个很大的肼推进系统把自己推入运行轨道。而德尔他火箭能将卫星直接送入运行轨道，这就减去卫星的很多重量。卫星的心脏部分，是波尔公司制造的一个存放二百十一磅液氦的储存系统。COBE的二个红外探测仪必须浸泡在-457°F的液氦中，使它们能够探测出太空中极微弱的红外源。此外，科学家还对这个储存系统周围的卫星结构作了重新设计，以免在削减一半重量和直径后，影响到它的科研和轨道寿命。

与COBE在航天飞机机舱里的那种全固定结构不同，它的新设计采用了一种折迭式结构。用一套折迭式防护板裹住卫星的仪器舱，保护里面的三个仪器免受那些不合要求的电磁波和热能的干扰。防护板的外形像一把倒放的雨伞。发射时，它在与COBE相反的方向上折拢，一旦进入轨道即张开变成一个13英尺直径的护板。另有3个太阳能电池阵，每个电池阵包括3块太阳能电池板，全部张开时，直径为28英尺，面积330平方英尺，可提供1瓩的电力。这个电池阵也在卫星入轨后张开。飞船还要将安装在其底座上的一个天线架放出去，上面装一个通讯用天线。整个卫星总长度为19英尺。

发射窗口定于太平洋标准时间早上6点24分开启，持续30分钟。靠德尔他火箭第二级的二次点火，将卫星送入正确的运行轨道，卫星四周的护板在卫星脱离德尔他第二级火箭前张开。护板张开后约1分钟，联接卫星与火箭的分离螺栓点火，德尔他火箭的推进器即把火箭向后方推开。再过30秒钟，张开太阳能电池板，启动一个惯性轮旋转。发射后5天，抛去仪器舱的盖板。这个盖板是为了在卫星进入真空的最初几天保护仪器免受除气作用的影响而设置的。

计划对天球全面扫描两遍

旋转惯性论的作用，是使卫星在相反方向上整体转动，转速为每分钟0.8转，稳定其姿态。同时，三个星上仪器得以扫描太空。按计划，这些仪器应能在一年时间内把天球扫描两遍。

高泰德的研究人员马瑟说，宇宙背景辐射是150亿年前大爆炸遗留下来的“化石”。马瑟说，“这是一种最为庞大的能量形式，而COBE观察条件之佳，是以往任何时候都无法相比的。”他说，“我们正努力要回答的重大问题是：究竟是什么原因使宇宙炸裂成许多碎片；许多星系为什么处于目前的位置上而不在别的位置上；这些星系刚形成时，是个什么样子。”

COBE上提供数据的三个仪器是：

■红外背景散射实验仪

这个复杂的仪器可以探索到的最早的原始星云，形成耐间距大爆炸仅50万年之短。由超低温冷却的这个DIRBE将在1~300微米范围内的10个波长上探测数百万个天体的“闪光”。DIRBE能够区分出150亿光年以外远古天体的光和在其邻近方位上收看到的年轻天体的光。以前一直靠地面望远镜观察，由于大气的阻挡和太阳系、银河系中尘埃的干扰，从来就没有看到过这类遥远星系来的光。这种光即使其亮度只及其他入射光的百分之一，DIRBE应也能将其测出来。马瑟说：“由于从前从未探测到原始星系的光，这次的探测很可能会给我们提供一些惊人的数据。”

■ 远红外绝对零度分光仪

这个超低温冷却的FIRAS将要测量大爆炸遗留物的“颜色”。通过全面扫描天球，确定宇宙背景辐射的光谱是否与科学家预言的相一致，FIRAS使周光波干涉的原理来工作。用一个干涉仪把入射光“劈开”成相等的两份，使它们分别走两条通道，在其中一条通道中延迟一段时间后让它们在仪器中相遇。靠一个反射镜系统调节光的延时，然后测算这两束光相遇后是完全相加，还是在不同程度上相互抵消，以此获取光谱的数据。FIRAS把天球划分成一千个等分，对每部分作一个光谱测量，然后分析数据，确定大爆炸究竟产生出多少光。COBE计划的科学家们指出，实测值与理论预计的哪怕微小差异，都将对宇宙学产生重大影响。

■ 微波辐射微分仪

与上两个必需靠低温冷却才能工作，寿命仅为一年的仪器不同，D. M. R不需低温冷却，它至少可工作两年。D. M. R用来确定大爆炸上各方向上亮度是否一致，这一发现将有助于揭示为什么各星系在宇宙中的分布不一致；它还能分辨出比以往任何时候看到的物体还要暗得多的东西。把进入仪器的微波辐射与仪器自己产生的微波信号相混合产生的结果通过换算，求出天空各部分的亮度，类似的仪器很早就由气球和飞机带上天空了，但COBE能在远离地面干扰的地方，在重重的防护下工作，所以它能送回更为详尽的数据。

粒子物理学研究

马瑟指出，COBE的发现将对基本粒子研究产生重大影响。“大爆炸产生了几乎不可想象的温度和压力”，他说，“这些条件产生了我们至今尚无所知的，或者至多只能从实验室的超级速器实验才能推断出的那些亚原子粒子。所以，COBE使我们有可能接近一个终极的超级加速器——大爆炸本身。从中，我们将看到远远胜过实验室里所能看到的东西。”

COBE通过导航和卫星数据转播系统传送指令、控制遥测过程。测出的数据先录在磁带上，再每天一次发回地球。每24小时的数据在10分钟内快速发回NASA在瓦洛普斯的地面站，再通过地面通信线送到高泰德去作分析。除了高泰德的科学家外，还有麻省理工学院、喷气推进实验室和普林斯顿大学的科学家，还有加州大学在圣 · 巴巴拉，波克雷和洛山矶的研究人员共19人，组成这个综合性研究小组，共同研究COBE的致据。

［Aviation Week Space Technology，1989年11月6日］