红外线天文卫星(Infrared Astronomical Satellite,缩写为IRAS)是
美国、
荷兰、
英国联合研制成功的一颗天文卫星,由美国的
NASA、荷兰的NIVR与英国的SERC联合执行。1977年开始研制,计划1981年发射。由于碰到一系列技术问题,发射一再推迟,实际是1983年1月25日在美国
加利福尼亚州范登堡空军基地发射上天。轨道高度900公里,是太阳同步准极地轨道,绕地周期103分钟。这颗卫星的主要任务是进行
红外源的
巡天,同时对部分红外源作有较高光谱分辨率和空间分辨率的较精细观测。
由于地球大气滤除了大部分来自天外的
红外线辐射,使地面的红外线天文观测相当困难,而利用气球、火箭来进行的观测,一来时间短,二来观测的天区也很有限。1983年1月,美国、荷兰和英国共同研制发射了红外线天文卫星IRAS,则把这个“天窗”完全打开了。
IRAS于1983年1月25日发射成功,成为在太空作红外
巡天观测的第1颗卫星。这颗美国、荷兰和英国的卫星携带有22.4英寸(57厘米)口径的望远镜,在望远镜的焦平面上排列有4组远红外的探测器。这4组探测器非常灵敏,能记录到两英里外一粒尘埃,它们探测的波段分别简称为12、25、60和100微米波带,同时使用这4组探测器可以测出红外源的温度,其中短的波长对研究太阳系中较温热的物质尤其有用,而探测较冷的恒星际红外源则更需要较长的
波长。IRAS成功的关键是大大压低了卫星本身远红外的“噪音”,它使用了超流体氦将整个望远镜冷却至
绝对温度2.4K。1983年11月21日,这种冷却剂耗尽时,IRAS就结束了人类历史上首次详细地绘制红外星企图的探测使命,这时它已对95%的星空扫描了两次。
IRAS项目由美国的NASA、荷兰的NIVR与英国的SERC联合执行。在这项合作中,美国主要承担卫星发射,
红外望远镜光学系统、探测器和致冷系统的研制;荷兰主要承担卫星的组装和试验,机械结构、温控、
姿态控制、星载计算机及软件、遥测遮控、电源等卫星分系统以及附加实验的仪器研制;英国主要提供作为控制中心和资料预处理的地面站。地面站设在英国Chilton的Appleton实验室。
卫星进入900公里高的太阳同步极地轨道,
轨道倾角99°,周期103分钟。这种轨道能保持太阳能电池帆板总是被太阳光照到。卫星工作寿命一年。卫星重1020公斤,其中望远镜部分重760公斤(超流氦耗完后重650公斤)。卫星高3.58米,直径2.05米,太阳能电池帆板展开时宽3.24米。
红外望远镜是二镜面的RC型
反射望远镜。主镜直径60厘米,焦距550厘米,视场63.6弧分,焦平面尺度1.6毫米/弧分。超流氦致冷,维持望远镜温度10K,探测器温度2K,仪器灵敏度达10-19瓦/平方厘米。焦平面配置四种波长范围的62个红外光导探测器,扫描视场宽度30弧分,探测器波长范围和材料见下表。
卫星的姿态控制系统提供三轴稳定控制。它确保太阳电池帆板对向太阳;使望远镜以扫描方式(包括以确定速度巡天扫描和在选定的一小块天区扫描)或指向选定源的方式工作;起防护作用,使望远镜视向与太阳保持大于60°角,与月亮保持大于20°角和地球边缘保持大于88°角,以免致冷设备直接受热而很快消耗超流氦。姿控敏感部件包括6个粗太阳角计,2个精太阳角计,一个地平仪,3个磁敏感器,4个
陀螺和一个星敏感器。执行机构有3个反作用飞轮和3个磁绕组。
有二架同样的星载计算机(一架备用),为控制卫星姿态、执行科学观测程序,处理实验资料及指令,控制磁带记录等用。每个计算机有32k字的
RAM存贮器和3k字的ROM存贮器,每字16ibts。另外还有2个磁带记录器,每个容量为450百万bits,记录速度每秒8000bits,,重放速度每秒百万bits,8分钟可把全部记录传输到地面站。
星载电源系统包括面积5平方米能提供电力500瓦的太阳电池和容量7安时28伏的
镍镉电池。
通信系统由2个S-带转发器组成。每个有一个接收机、一个发射机和一个17厘米的螺旋状S-带天线。其中二个接收机始终工作,`发射机只有一台工作,另一台为备份。发射机功耗1瓦。
红外天文卫星使人类实现了第一次在宇宙空间进行的红外巡天观测。虽然它的实际工作时间只有10个月,但由于它每天可以向地面发回7亿比特信息,因此取得了非常丰富的资料。在“IRAS”近10个月巡天探测中,有了一系列激动人心的重大发现,它总共发现了30多万个新天体,其中约有2万个是星系。对观测资料的分析发现了许多新的现象和新的事实,大大开拓了人类对宇宙的认识,开创了天文学的新纪元,被认为是1983年的最重大科学进展之一。