人類通向宇宙的「另一隻眼」盤點人類最先進的天文望遠鏡
紅外線——斯皮策望遠鏡
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任何物質，只要溫度不低於絕對零度，就會發出紅外線，天體亦是如此。20世紀80年代中期，紅外天文觀測開始發展起來。1983年，多國聯合發射了一顆紅外天文衛星，這顆衛星工作了10個月，獲取了重要信息。現在有些大型太空光學望遠鏡，也兼具紅外觀天的能力。2007年，加那利大型天文望遠鏡開始投入使用，它耗資1.04億歐元，坐落在西班牙加那利群島的帕爾馬島上，全部完工後將成為地球上最大的紅外天文望遠鏡，能夠觀測最深層的時間和空間。雖然這種大型地面紅外望遠鏡造價相對較低，安裝也十分便利，但它還有很多不足之處。
地球的大氣層對紅外線有吸收作用，如果把紅外望遠鏡放置在外太空，就會收到很好的效果。所以，紅外天文望遠鏡最突出的代表還是太空望遠鏡，除了正在服役的廣域紅外探測器，還有斯皮策望遠鏡。
斯皮策望遠鏡屬美國所有，在2003年發射升空。它的口徑為85厘米，攜帶有紅外陣列相機，可以在紅外線的4個波段工作。同時，它還配備有4個模塊組合而成的紅外色譜儀，多波段成像光度計以及3個探測器陣列。
斯皮策紅外望遠鏡並不在地球軌道上空運行，而是處在地球軌道的後方，環繞太陽的軌道上，所以它應該算是地球的「兄弟」，屬於行星級別。它在那裡的位置並不穩定，每年會以0.1天文單位的速度逐漸遠離地球，一旦它出現故障，我們是無法使用太空梭對其進行維修的。
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作為一台儀器，它本身會發出熱量，也會產生紅外線而對觀測目標造成干擾。為此，人們給它配備了一套製冷設備，這套設備能將鏡片的溫度保持在5.5開氏度左右。此外，它還有一個防護罩，以此來遮擋太陽和地球發出的紅外光。
從光學原理上來說，斯皮策紅外望遠鏡是卡塞格林望遠鏡，這跟光學望遠鏡的原理一樣。在紅外波段觀測，它可以彌補光學望遠鏡的很多不足。太陽系以外的行星發出的光與恆星有著明顯不同，因為它們自身不發光，而是反射恆星的光，因而光的溫度很低。斯皮策紅外望遠鏡可以在紅外線觀測中發現這些行星，並研究它們是如何誕生的。另外，河外星系和宇宙邊緣的很多天體由於距離遙遠，可見光較弱，但是紅外輻射卻很強，它們也是斯皮策紅外望遠鏡研究的重點。
一般情況下，紅外望遠鏡所攜帶的製冷劑會消耗殆盡，到那時候它也就停止工作了。然而，在2009年5月15日耗盡低溫致冷劑之後，斯皮策望遠鏡的紅外陣列照相機仍在正常工作。
紫外線——星系演化探測器
當我們在戶外活動時，常會被提醒小心紫外線的輻射，以防它對皮膚造成傷害。
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紫外線的波段在可見光和X射線之間，包含著較多的能量。按照波長不同，紫外線可分為短波紫外線、中波紫外線和長波紫外線。雖然我們可以使用高空氣球或者飛機對紫外線進行觀測，但是大多數情況下，都需要使用太空觀測設備。
2003年，美國宇航局發射了星系演化探測器，
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它其實是一架紫外線望遠鏡。作為望遠鏡，它的焦距是3米，直徑0.5米、重280千克，能夠探測波長在135～280nm的紫外線。
星系演化探測器擁有銳利的「紫外視力」，能夠對夜空中的大部分區域進行觀測。天體的紫外線光譜可用來了解星際介質的化學成分、密度、溫度，以及高溫年輕恆星的溫度與組成成分，處於演化階段早期或晚期的恆星，往往會發出很強的紫外線。
紫外線觀測還可以告訴我們星系演化的歷程，它的主要科學任務是研究宇宙大爆炸初期的氘合成，以及宇宙化學元素的合成。
星系演化探測器在紫外波段拍攝了上億個星系，
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它還發現了不少新生的星系。不久前，就是它看到了一個大型黑洞正在吞噬一顆恆星發出的紫外線的過程。早在2012年，它還看到了一顆超新星爆發產生的束狀氣體，那些束狀氣體和塵埃被超級星的衝擊波加熱，可以在紫外條件下進行觀測。
星系演化探測器是由美國多個科研機構參與研製的，韓國和法國的科學家也參與其中，它在地球上空697千米的圓形軌道上運行，計劃使用壽命是29個月。
X射線——錢德拉X射線望遠鏡
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太陽會發出X射線，月球會反射太陽光，所以月球也會發出微弱的X射線。1962年，一個探空氣球升空了。在觀測過程中，它發現天蠍座X-1是一個很強的X射線源，從那時候開始，X射線天文學誕生了。
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X射線具有很強的能量，很多天體都會發出X射線，除太陽外，脈衝星、脈衝雙星、超新星遺迹、X射線新星 、塞佛特星系、類星體、黑洞等天體也都會發出強烈的X射線。
從遙遠天體發射來的X射線，在經過地球大氣層的時候會被吸收，人們只有把望遠鏡放到太空，才有可能觀測到這些來自宇宙的信號。X射線望遠鏡的原理比較特別，它通常被稱為掠射望遠鏡。當X射線照射到金屬板上時，會被阻擋，但當它以很低的角度照射到金屬板的時候，就可以暢通無阻。此時，X射線正是以掠射的方式馳騁。讓X射線以很低的幾乎是平行的角度照射到金屬板上，並且聚焦成像，就是掠射式望遠鏡。這是一種反射式的望遠鏡，反射面一般採用拋物面或者雙曲面，鏡片有三種組合。
從氣球探測到掠射式X射線望遠鏡，是一個發展歷程。現在人們又運用了很多的輔助手段，使X射線天文學發展到新的階段。當代X射線天文衛星有歐洲的XMM-牛頓衛星、錢德拉X射線天文台、日本的朱雀衛星等。錢德拉X射線天文台是其中比較出色的代表，它於1999年發射，耗資15億美元，作為空間X射線望遠鏡，它的觀測能力已經不亞於地面上的大型光學望遠鏡。
錢德拉X射線望遠鏡總重約4.8噸，主鏡為四台套筒式掠射望遠鏡，每台口徑1.2米，焦距10米，接受面積為0.04平方米。除此之外，它還攜帶著多台高級色譜儀器，包括10台成像攝譜儀、高能透射光柵射譜儀、低能透射光柵攝譜儀和高解析度照相機。先進的成像設備與光譜分析技術相結合，標誌著X射線天文學從測光時代進入了光譜時代，錢德拉X射線望遠鏡也因此成為X射線天文學歷史上，具有里程碑意義的空間望遠鏡。
錢德拉X射線望遠鏡成績斐然，大大加深了人們對黑洞的認識。
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天體在相互吞噬的時候會發生X射線爆發，如能觀測到這些現象，無疑會加深人們對天體之間相互吞噬的認識。
錢德拉X射線望遠鏡運行在一條橢圓軌道上，近地點為1萬千米，遠地點為14萬千米，軌道周期為64小時。直到今天，它依然在為我們孜孜不倦地工作著。
伽馬射線——費米伽馬射線空間望遠鏡
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1900年，人們終於認識到自然界中存在著伽馬射線。核爆炸會產生伽馬射線，令人難以忘記的廣島原子彈爆炸，讓人們知道了它極強的能量，對生物有著巨大的傷害。一個低能量的伽馬射線光子所攜帶的能量，相當於幾十萬個可見光光子。它在電磁波譜中有著最高的頻率和能量。簡單地說，伽馬射線是光的最高能量形式。
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伽馬射線具有很強的穿透性，可以穿透幾厘米厚的鉛板，科學家根本沒有辦法讓伽馬射線匯聚起來。此外，即使面對太空中最強的連續伽馬射線源，我們在兩分鐘內也很難接收到一個粒子。更何況，伽馬射線源一般都是突然出現，射出一股伽馬射線之後，便立刻消失了。這些原因讓人們難以將伽馬射線匯聚起來，更無法聚焦成像。所以把探測它的儀器稱為望遠鏡實在是不恰當，嚴格地說，它只是一種探測器，探測來自遙遠深空的時斷時續的伽馬射線。
探測伽馬射線只能採用間接的方法，讓它與其他物質發生作用，作用時產生的光電閃爍將能證明人們得到了一個伽馬射線粒子。此外，探測設備還需要具有極其敏感的反應能力，在出現閃光時，能夠迅速找到射線源。
伽馬射線雖然具有很強的穿透性，但是卻無法穿透地球的大氣層，所以我們只能對其進行高空探測，最合適的地點就是在大氣層外。1991年，美國宇航局發射了康普頓伽馬射線望遠鏡，它工作了10年。2008年6月，德國、法國、義大利、日本、瑞典聯合發射了費米伽馬射線空間望遠鏡。
費米伽馬射線空間望遠鏡的觀測對象是宇宙中的高能、超高能乃至極高能事件，比如中子星、黑洞、超新星爆發等等，那裡常常發生著伽瑪射線爆發。費米伽馬射線空間望遠鏡帶有監視系統，可以對全天空的目標進行監視，它的視野極為寬廣，每3個小時可以掃描整個天空一周，一旦發現值得注意的目標，它就能緊緊盯住。
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一般情況下，伽馬射線很少出現，難覓蹤影，但是費米伽馬射線空間望遠鏡卻經常能發現它們的痕迹。僅在第一個月，它就探測到31次伽馬射線爆發，2008年9月，它更是成功地觀測到在船底座發生的伽瑪射線爆發。這次爆炸能量相當於9000顆超新星爆炸，其相對論性噴流的運動速度至少達到光速的99.99%。這是當時人們所知道的宇宙間最猛烈的爆發流。
費米伽馬射線空間望遠鏡是當今最先進的伽馬射線探測裝置，它目前已經發現了很多奇異的射線源，它將有助於我們理解宇宙深處的伽馬射線是怎麼產生的。
無線電——平方千米鏡陣
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在電磁波家族中，無線電是很重要的一個成員，很多天體都會發射出無線電，而接收無線電就是一種探測它們的良好途徑。光學望遠鏡家族外，最重要的主力軍是射電望遠鏡，這個家族的發展十分迅速。它的種類很多，有拋物面天線、球面天線、半波偶極子天線、螺旋天線等。最常用的是拋物面天線，它看上去很像太陽灶，這就相當於它的接收鏡面，由於具有匯聚作用，所以完全可以把它稱為望遠鏡。
各種望遠鏡都在努力擴大鏡面的面積，因為面積越大，接收到的粒子也就越多，功能也就越好。在下一代建造計劃中，最大的光學望遠鏡的直徑也超不過100米，跟射電望遠鏡相比，它們差得太遠了。美國有直徑305米的阿雷西博射電望遠鏡，中國也正在建造直徑500米的射電望遠鏡，這麼大的射電望遠鏡，都是利用自然的山谷建造的。此外，人們還有一種提高射電望遠鏡性能的方法——建造龐大的陣列，並把它們組合起來。所以，又出現了射電干涉儀、甚長基線干涉儀、合孔徑望遠鏡等新型的射電望遠鏡技術。
人類通向宇宙的」另一隻眼「盤點人類最先進的天文望遠鏡
射電望遠鏡組成陣列的技術越來越成熟，2016年，一個新的射電望遠鏡陣列就要開始建造了，這個由20多個國家聯合設計並建造的望遠鏡被稱為平方千米鏡陣。它使用的射電望遠鏡非常巨大，單個拋物面的直徑就有15米，而整個陣列則有3000個這樣的拋物面。這個陣列的觀測能力與一個口徑為1平方千米的射電望遠鏡相當，這也正是它名字的由來。
這些射電望遠鏡組成的陣列分布在直徑約 3000千米的區域內，跨越南非、澳大利亞、紐西蘭3個國家。之所以將陣列建造在南半球，是因為那裡的工業還不是那麼發達，無線電信號的干擾較弱，能保證這些望遠鏡達到更好的觀測效果。
3000台拋物面的成功構建還需要一系列其他技術的輔助，信號同步精度必須達到十億分之一秒，所需光纜連接在一起可繞地球兩周。完成連接工作之後，電腦還要對碟形天線進行比較。每架望遠鏡一秒鐘可產生大約20GB數據，足以在短短几分鐘內裝滿存儲量最大的電腦硬碟。為了分析這些數據，工作人員還需要一台每秒能運行一百萬萬億次的超級計算機，目前這樣的計算機還未問世。
平方千米鏡陣是一個宏大的科學項目，該計劃始於1993年，預計於2024年前後完工，2030年年底投入使用。天文學家們對它寄予厚望，期待它能探測到第一代星系形成時發射的電磁波，那是宇宙剛誕生不久時的訊息。科學家還希望它能幫助人們揭示磁場在恆星和星系演化過程中的作用，探測暗能量產生的種種效應，它還能接收到外星文明的無線電信號，幫助我們尋找外星生命。它的使用，將會大大改變我們對宇宙的認識。
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