经过在红外波段对宇宙进行了将近16年的探测之后，NASA将于2020年1月30日永久结束斯皮策太空望远镜的服役生涯。到那时，太空飞船将运行超过11年，这将远远超出它执行主要任务的时间。而这得益于斯皮策工程队，这支队伍有能力迎接例如望远镜飞离地球越来越远等的特殊挑战。
这幅图中展示了斯皮策望远镜的银河系红外图像。来源:NASA/JPL-Caltech
斯皮策由位于加利福尼亚州的帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室所管理和运营，是一座小型的但可以改造的天文台。它捕捉红外线，红外光通常是由温度不足以辐射可见光的“温暖”的物体所辐射出来的光线。斯皮策已经揭开了宇宙中几乎每个角落所隐藏物质的面纱，从土星的新光环到遥远的未知星系的观测。它观测恒星的各个生命阶段，绘制了我们家园的星系图，捕捉星云的绚丽图像，还探测了新发现的环绕遥远恒星的行星。
但是正如斯皮策的副经理，约瑟夫.亨特说:“你可以拥有一艘世界级的宇宙飞船，但如果你不能把数据带回来，那就毫无意义。”
斯皮策环绕太阳的运行轨道与地球相似，但运行速度略慢。今天，它运行在地球后面（尾随轨道）约1.58亿英里处的地方，这个距离是地球和月球距离的600倍。
从任务开始以来，每年太阳能面板指向太阳的角度都在增加。尽管任务计划者从未想过让倾斜角度超过30度，但是，这些天，为了实现对地通讯，斯皮策望远镜不得不将它的面板与太阳夹角调整成53°(90度角会完全背向太阳)。斯皮策望远镜不得不在对地通讯大约2.5小时之前将太阳能面板转向太阳来重新充电。如果斯皮策继续工作的话，那么通讯窗口每年会随着斯皮策运行时间的增加而变短，这意味着在长期高效运行航天器方面时间是有限的。
坚持不懈
在不同环境条件下调整航天器，比如飞船在与地球通信时，想要提高太阳能面板的角度，可不是轻按按钮那么简单就能解决的。改变角度过程中会有很多种情况能引发航天器的软件班机中安全机制。例如，在任务的早期，如果面板倾斜角度与太阳夹角超过30°，软件就会按下“暂停”按键，同时开启航天器的安全模式直到任务团队弄清楚是哪出了问题为止。改变斯皮策望远镜与太阳夹角也会引发安全机制就是为了防止航天器部件因过热而报废。
进入安全模式对于航天器来说可能尤其危险，既是因为这会让航天器离地球越来越远(对地通讯困难)，也是因为老旧的机载系统一旦关闭便可能无法再开启。
为了迎接这些挑战，项目工程师和一些工作于喷气推进实验室(JPL)与加利福尼亚理工学院(Caltech)的科学家们同位于科罗拉多州利特尔顿(Littleton,Colorado)洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin Space)的天文台工程团队展开合作以期更容易找到解决方法。(洛克希德·马丁公司为NASA建造了航天器)柏林达·卡尔(Bolinda·Kahr)是斯皮策计划的任务经理，她领导着这个多中心团队。这些年里，她和她的同事们成功弄懂了该如何覆盖为主要任务所设计的安全机制，同时也确保了这种修改不会带来其他不必要的副作用。
可是，当斯皮策越来越老旧，离地球也越来越远时，维持航天器运作的困难和出现异常的风险也在增加。
“说实在话，参与斯皮策任务计划的人，没人能想到2019年了我们还在继续运行着斯皮策望远镜。”斯皮策计划的经理丽莎·斯托里·隆巴尔迪(Lisa Storrie-Lombardi)说。“但是我们拥有一艘异常健壮的宇宙飞船和一支优秀的队伍。而且我们很幸运。必要时你不得不有点小幸运，因为你不可能预料到所有的事情。”
保持低温
大多数红外探测器工作时需要降低至极低的温度，因为它会受到大量的“温暖的”物体的红外线照射，比如说太阳、地球、飞船甚至是仪器本身所产生的热都会使探测器失灵。具有代表性的冷却方法是化学冷却剂冷却法。
斯皮策的设计者则另辟蹊径，想出了被动冷却系统，包括让飞船飞行到远离地球（主要的红外干扰热源）的轨道上。他们同时也选择了一种特殊的材料来作为飞船的外壳，它既可以在热量到达望远镜之前反射大量太阳光，也可以将望远镜产生的热收集起来，将其辐射到太空中去。在这个结构中，冷却剂的作用仅仅是用来将降低仪器本身温度降低几度而已。减少船载冷却剂的设计让工程师可以减掉飞船超过80%的体积，并减少超过75%的预算。
尽管在2009年，斯皮策天空望远镜的冷却剂就被消耗完了，致使三分之二的仪器失灵，但是工作团队依旧能让剩下的三分之一能用的仪器中有一半能继续工作。（这个仪器是用来探测四种红外光的波长的；在“温暖”模式下，它依旧可以探测其中的两种红外光波。）
斯皮策执行任务的时间是其主要任务的两倍多，其扩展任务产生了一些天文台最多变的结果。在2017年，望远镜揭示了TRAPPIST-1恒星存在7颗岩石行星。在很多情况下，斯皮策系外行星探测任务都是和其它任务一起进行的，则其中就包括了美国国家航空航天局的开普勒计划和哈勃太空望远镜。
斯皮策最后一年半的科学探测任务包含了调查一批系外行星。其中一个项目是调查15颗可能拥有一局行星的矮恒星系（与TRAPPIST-1类似）。还有额外的650个小时是专门用来跟进研究NASA发射于一年前的凌日系外行星探测卫星（TESS）所发现的系外行星的。
终航
每个任务都会在某一刻终结，随着与运行斯皮策相关的挑战不断增多,以及飞船上任务结束异常的风险增加,美国宇航局决定以受控方式结束飞行任务。
"有几次,Spitzer任务本可以以我们没有预料到的方式结束。”Kahr说到，“我很高兴在一月份能够有意识地让飞船退役,这就是我们想要的方式。”
尽管斯皮策任务即将结束,但它为定于2021年发射的NASA的James Webb太空望远镜搭建了舞台,该望远镜将研究Spitzer观测到的许多相同波长的宇宙。Webb的主镜比Spitzer镜大7.5倍,这意味着Webb将以比Spitzer更高分辨率来研究相同的目标，还能研究比Spitzer所能观测到的距离地球更加遥远的物体。
Webb前五个月的13项科学项目已经被筛选出来了，其中4项是直接依赖于Spitzer观测结果。Webb将会极大地拓展由斯皮策开始的遗产，并就其刚开始调查的问题给出答案。
JPL负责管理华盛顿NASA科学任务局的Spitzer太空望远镜任务。科学操作在帕萨迪纳加州理工学院的Spitzer科学中心进行。空间业务设在洛克希德·马丁空间公司。数据保存在位于加州理工学院 IPAC 的红外科学档案馆。加州理工学院为美国宇航局管理JPL。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. exoplanets
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1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://exoplanets.nasa.gov/news/1582/how-nasas-spitzer-has-stayed-alive-for-so-long/
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