紅外線天文衛星（Infrared Astronomical Satellite，縮寫為IRAS）是美國、荷蘭、英國聯合研製成功的一顆天文衛星，由美國的NASA、荷蘭的NIVR與英國的SERC聯合執行。1977年開始研製，計畫1981年發射。由於碰到一系列技術問題，發射一再推遲，實際是1983年1月25日在美國加利福尼亞州范登堡空軍基地發射上天。軌道高度900公里，是太陽同步準極地軌道，繞地周期103分鐘。這顆衛星的主要任務是進行紅外源的巡天，同時對部分紅外源作有較高光譜解析度和空間解析度的較精細觀測。
衛星上載有一架反射式望遠鏡，口徑60匣米。望遠鏡焦點處放有三種紅外線探測元件，總計62個，組成探測器，可以按4個波段（8-15微米、15-30微米、46-78微米和85-117微米）進行觀測，重點是41-62.5微米和11.6-23.0微米波段的遠紅外觀測，解析度可達1.2ˊ。望遠鏡和探測器均置於溫度為1K（-272℃）的液氦內，消除了觀測儀器本身的熱輻射的影響，觀測能力比地面觀測、飛機和氣球觀測高100-1000倍。衛星觀測時間預計為1年，實際上是10個月，1983年11月21日液氦失去功能，觀測停止。
基本介紹
- 中文名：紅外線天文衛星
- 外文名：Infrared Astronomical Satellite，IRAS
- 參與組織：NASA, NIVR, SERC
- 發射時間：1983年1月25日
- 停止觀測時間：1983年11月21日
- 發射地點：美國加利福尼亞州范登堡空軍基地
- 軌道高度：900km
- 軌道類型：太陽同步準極地軌道
- 繞地周期：103分鐘
簡介,合作分工,基本參數,結構系統簡介,探測成果,
簡介
由於地球大氣濾除了大部分來自天外的紅外線輻射，使地面的紅外線天文觀測相當困難，而利用氣球、火箭來進行的觀測，一來時間短，二來觀測的天區也很有限。1983年1月，美國、荷蘭和英國共同研製發射了紅外線天文衛星IRAS，則把這個“天窗”完全打開了。
IRAS於1983年1月25日發射成功，成為在太空作紅外巡天觀測的第1顆衛星。這顆美國、荷蘭和英國的衛星攜帶有22.4英寸（57厘米）口徑的望遠鏡，在望遠鏡的焦平面上排列有4組遠紅外的探測器。這4組探測器非常靈敏，能記錄到兩英里外一粒塵埃，它們探測的波段分別簡稱為12、25、60和100微米波帶，同時使用這4組探測器可以測出紅外源的溫度，其中短的波長對研究太陽系中較溫熱的物質尤其有用，而探測較冷的恆星際紅外源則更需要較長的波長。IRAS成功的關鍵是大大壓低了衛星本身遠紅外的“噪音”，它使用了超流體氦將整個望遠鏡冷卻至絕對溫度2.4K。1983年11月21日，這種冷卻劑耗盡時，IRAS就結束了人類歷史上首次詳細地繪製紅外星企圖的探測使命，這時它已對95%的星空掃描了兩次。
合作分工
IRAS項目由美國的NASA、荷蘭的NIVR與英國的SERC聯合執行。在這項合作中，美國主要承擔衛星發射，紅外望遠鏡光學系統、探測器和致冷系統的研製；荷蘭主要承擔衛星的組裝和試驗，機械結構、溫控、姿態控制、星載計算機及軟體、遙測遮控、電源等衛星分系統以及附加實驗的儀器研製；英國主要提供作為控制中心和資料預處理的地面站。地面站設在英國Chilton的Appleton實驗室。
基本參數
衛星進入900公里高的太陽同步極地軌道，軌道傾角99°，周期103分鐘。這種軌道能保持太陽能電池帆板總是被太陽光照到。衛星工作壽命一年。衛星重1020公斤，其中望遠鏡部分重760公斤（超流氦耗完後重650公斤）。衛星高3.58米，直徑2.05米，太陽能電池帆板展開時寬3.24米。
紅外望遠鏡是二鏡面的RC型反射望遠鏡。主鏡直徑60厘米，焦距550厘米，視場63.6弧分，焦平面尺度1.6毫米/弧分。超流氦致冷，維持望遠鏡溫度10K，探測器溫度2K，儀器靈敏度達10-19瓦/平方厘米。焦平面配置四種波長範圍的62個紅外光導探測器，掃描視場寬度30弧分，探測器波長範圍和材料見下表。
紅外波段 | 波長範圍 | 探測器材料 | 採樣率/s |
1 | 8.5-15μ | Si-Ab | 16 |
2 | 19.3-30.2μ | Si-Sb | 16 |
3 | 40-80μ | Ge-Ga | 8 |
4 | 83-119μ | Ge-Ga | 4 |
結構系統簡介
衛星的姿態控制系統提供三軸穩定控制。它確保太陽電池帆板對向太陽；使望遠鏡以掃描方式（包括以確定速度巡天掃描和在選定的一小塊天區掃描）或指向選定源的方式工作；起防護作用，使望遠鏡視向與太陽保持大於60°角，與月亮保持大於20°角和地球邊緣保持大於88°角，以免致冷設備直接受熱而很快消耗超流氦。姿控敏感部件包括6個粗太陽角計，2個精太陽角計，一個地平儀，3個磁敏感器，4個陀螺和一個星敏感器。執行機構有3個反作用飛輪和3個磁繞組。
有二架同樣的星載計算機（一架備用），為控制衛星姿態、執行科學觀測程式，處理實驗資料及指令，控制磁帶記錄等用。每個計算機有32k字的RAM存貯器和3k字的ROM存貯器，每字16ibts。另外還有2個磁帶記錄器，每個容量為450百萬bits，記錄速度每秒8000bits，，重放速度每秒百萬bits，8分鐘可把全部記錄傳輸到地面站。
星載電源系統包括面積5平方米能提供電力500瓦的太陽電池和容量7安時28伏的鎳鎘電池。
通信系統由2個S-帶轉發器組成。每個有一個接收機、一個發射機和一個17厘米的螺旋狀S-帶天線。其中二個接收機始終工作，`發射機只有一台工作，另一台為備份。發射機功耗1瓦。
探測成果
紅外天文衛星使人類實現了第一次在宇宙空間進行的紅外巡天觀測。雖然它的實際工作時間只有10個月，但由於它每天可以向地面發回7億比特信息，因此取得了非常豐富的資料。在“IRAS”近10個月巡天探測中，有了一系列激動人心的重大發現，它總共發現了30多萬個新天體，其中約有2萬個是星系。對觀測資料的分析發現了許多新的現象和新的事實，大大開拓了人類對宇宙的認識，開創了天文學的新紀元，被認為是1983年的最重大科學進展之一。
IRAS作為人類歷史上首次發射的紅外線天文衛星，探測成果主要有以下幾方面：
- 提供了星系碰撞在宇宙起廣泛作用的、使天文學家驚訝的證據。在IRAS的低解析度圖上，許多僅僅根據它們突出的紅外亮度而證認出的天體顯露出是正在相互作用的星系。星系之間的碰撞或合併似乎激發起恆星的突然大量出現。
- 發現了銀河系塵埃，即瀰漫於整個銀河系的很冷的一片片被稱之為“紅外捲雲”的塵埃物質，它由兩部分組成，一是分布較均勻的塵埃物質，二是分布不均勻的塵埃物質。“捲雲”物質的溫度估計為35K，主要由產生於恆星大氣中的石墨顆粒組成，也許這些塵埃正是奧爾特彗星雲（離太陽5-10萬個天文單位遠）的物質。
- 發現了火星與木星之間得一個塵埃帶，在環繞太陽運轉，它很可能是由小行星碰撞後的碎片組成的。IRAS發現在距太陽2-3億英里遠的小行星帶有一個塵埃圓環，環內各處塵埃的密度和溫度有一定的變化，溫度的範圍在165-200K之間，環內塵埃的總質量相當於1顆直徑1公里大小的小行星。這個圓環平面與黃道面傾斜約9度。
- 發現正在形成的恆星。IRAS進一步揭示了宇宙中新一派生機勃勃的景象，它發現了許多推測是新誕生或正在形成的恆星。離太陽大約650光年的距離內，存在著為數眾多的氣體和塵塊，似乎正在形成恆星。
- 由獵戶座a向外擴展大約4.5光年遠的地方，有一系列塵雲，說明在過去五萬至十萬年間這顆紅色超巨星至少經歷過三次大爆炸。這些塵雲分布不對稱，只向北延伸。
