表面温度低于1000 K的天体主要发射红外波段辐射。早在1800年赫歇耳就发现太阳的红外辐射，但天体的红外观测进展很慢，这是因为地球大气吸收和散射天体的红外辐射而只有几个透射“窗口”（见图4-36），而且受大气和仪器本身的热辐射背景影响以及观测技术三方面困难。近半个多世纪以来，红外技术发展很快，除了地面红外观测外，还用飞机、气球、火箭、人造卫星及飞船进行高空和太空红外线观测。
图4-36 地球大气的红外“窗口”
红外望远镜的基本结构与一般光学望远镜类似，包括光学系统、机械装置、电控设备三部分，但为了克服上述困难而采用专门技术。地面红外观测主要受大气中H2O，CO2，O3，CH4，N2O，CO等吸收影响，所以要选水汽少、海拔高的台址，在几个红外“大气窗口”进行观测。国际上通用的红外线观测波段列于表4-5。除了专制的红外望远镜，大型光学望远镜加以改善也可以进行红外观测。
表4-5 国际上通用的红外线观测波段
地面的大型红外望远镜有如下几种。
（1）VISTA——可见光和红外望远镜，2008年安装在智利Paranal天文台（欧洲南方天文台），它是口径为4.1 m的大视场反射望远镜，用VIRCAMVista红外照相仪16个红外探测器在波段0.85～2.3μm巡天，约在2020年安装二代的4MOST-2400对象光纤储多体摄谱仪。
（2）UKIRT——联合王国（英）红外望远镜，1978年安装在夏威夷Mauna Kea天文台，它是口径为3.8 m的大视场反射望远镜，用于红外巡天，观测类星体。(www.xing528.com)
（3）NASA IRTF——红外望远镜，1979年也安装在Mauna Kea天文台，它是口径为3.2 m的经典卡式反射望远镜，曾用于支持旅行者飞船使命，至少一半时间用于行星科学。
为克服地球大气的吸收和干扰，扩展观测波段，人们还开展高空和空间红外观测。
（1）高空飞机可到10～20 km高度，例如，美国NASA的机载观测台LJO（Lear Jet Observatory）和KAO（Kuiper Airborne Observatory）多次飞行，LJO载口径为30 cm的红外望远镜、指向稳定10″，KAO载90 cm红外望远镜和红外光谱仪、指向稳定6″，波音747飞机载红外天文台（SOFIA）的2.5 m望远镜。
（2）高空气球飞到40～45 km高度，除了在14μm附近有百分之几的CO2吸收外，对1μm～1 mm的辐射几乎完全透明，大气自身发射降低3个数量级，多个小组从事气球红外观测，携带口径几十厘米到1米多的红外望远镜。
（3）火箭飞行常到150 km的高空，完成首次5～20μm的红外观测，但有飞行时间短和指向精度低的局限。
（4）红外卫星和太空飞船脱离大气层的干扰影响，对红外观测更重要。美、英、荷兰联合于1983年1月25日发射高度为900 km、太阳同步轨道的红外天文卫星“IRAS（Infrared Astronomical Satellite）”［见图4-37（a）］，工作到当年11月，其主体是口径为57 cm、焦比为F／9.56的R-C望远镜和红外光度计及光谱仪（波段为10～100μm）。1996年发射太空的红外卫星“ISO（Infrared Space Observatory）”，其主体是口径为60 cm、焦比为F／15的R-C望远镜和红外照相机、光度计及光谱仪，灵敏度提高2个数量级，波段为3～200μm。多次搭载于航天飞机飞行的SL2-IRT（Spacelab 2 Infrared Telescope）和日-美合作的IRTS（Infrared Telescope in Space）是15 cm望远镜。美国于2003年12月发射的斯必泽空间望远镜“SST（Spitzer Space Telescope）”［见图4-37（b）］曾称为SIRTF（Space Infrared Telescope Facility），是口径为85 cm、焦距为10.2 m的红外望远镜，包括三种仪器：摄像和测光（波段为3.6～160μm）、光谱仪（5.2～38μm）、分光光度测量（5～100μm），使用制冷的高性能红外阵列器件，在完成计划的主要任务5年8个多月后，又延续工作到14年5个月，获得很多重要观测研究成果。赫歇尔空间天文台（Herschel Space Observatory）［见图4-37（c）］是欧洲空间局于2009年5月14日发射的，工作到2013年6月17日，主要仪器是远红外和亚毫米波望远镜FIRST（Far Infrared and Sub-millimeter Telescope），口径为3.5 m、焦距为28.5 m的红外R-C望远镜，工作波段为55～672μm，用于观测研究宇宙早期星系的形成和演化，恒星的形成及其与星际物质的相互作用，太阳系天体的大气和表面的化学成分以及宇宙的分子化学。
图4-37 天文卫星IRAS、Spitzer空间望远镜与Herschel空间天文台
（a）天文卫星IRAS；（b）Spitzer空间望远镜；（c）Herschel空间天文台
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