Kính viễn vọng Không gian Spitzer , vệ tinh của Hoa Kỳ, vệ tinh thứ tư và cuối cùng của đội ngũ vệ tinh "Đài quan sát Vĩ đại" của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia. Nó nghiên cứu vũ trụ ở bước sóng hồng ngoại. Đài quan sát Spitzer bắt đầu hoạt động vào năm 2003 và trải qua hơn 16 năm để thu thập thông tin về nguồn gốc, sự tiến hóa và thành phần của các hành tinh và các thiên thể nhỏ hơn, các ngôi sao, thiên hà và vũ trụ nói chung. Nó được đặt tên để vinh danh Lyman Spitzer, Jr., một nhà vật lý thiên văn người Mỹ, người trong một bài báo năm 1946 đã nhìn thấy trước sức mạnh của kính viễn vọng thiên văn hoạt động trong không gian.
Trắc nghiệm Thiên văn học và Không gian Đố vui Thời đại Vũ trụ bắt đầu khi nào? Đài quan sát Spitzer được phóng vào ngày 25 tháng 8 năm 2003 bằng một tên lửa Delta II. Để loại bỏ các tàu vũ trụ từ các hiệu ứng bức xạ nhiệt của trái đất, nó đã được đặt vào một nhật tâm, hoặc năng lượng mặt trời, quỹ đạo với một giai đoạn của cuộc cách mạng gây ra nó để trôi dạt xa Trái đất với tốc độ 0,1 đơn vị thiên văn (15 triệu km, tương đương 10 triệu dặm ) mỗi năm. Quỹ đạo này hoàn toàn khác với quỹ đạo thấp của Trái đất được sử dụng bởi Đài thiên văn lớn chị em của Spitzer — Kính viễn vọng không gian Hubble, Đài quan sát tia gamma Compton và Đài quan sát tia X Chandra.
Vệ tinh cao hơn 4 mét (13 feet) một chút và nặng khoảng 900 kg (2.000 pound). Nó được chế tạo xung quanh một gương chính 85 cm (33 inch) hoàn toàn bằng berili có tác dụng hội tụ ánh sáng hồng ngoại trên ba thiết bị: một máy ảnh hồng ngoại gần có mục đích chung, một máy quang phổ nhạy cảm với bước sóng trung hồng ngoại và một máy đo quang hình ảnh thực hiện các phép đo trong ba dải hồng ngoại xa. Các thiết bị cùng nhau bao phủ một dải bước sóng từ 3 đến 180 micromet. Các thiết bị này đã vượt quá khả năng bay trong các đài quan sát không gian hồng ngoại trước đây bằng cách sử dụng làm máy dò tìm các mảng định dạng lớn với hàng chục nghìn pixel.
Để giảm nhiễu gây ra bởi bức xạ nhiệt từ môi trường và từ các thành phần của chúng, các đài quan sát không gian hồng ngoại yêu cầu làm mát bằng đông lạnh, thường ở nhiệt độ thấp tới 5 K (−268 ° C hoặc −450 ° F). Quỹ đạo mặt trời của Spitzer đã đơn giản hóa hệ thống đông lạnh của vệ tinh bằng cách lấy nó ra khỏi sức nóng của Trái đất. Phần lớn nhiệt lượng của vệ tinh được bức xạ vào chân không lạnh của không gian, do đó chỉ cần một lượng nhỏ helium cryogen lỏng quý giá để duy trì kính thiên văn ở nhiệt độ hoạt động của nó là 5–15 K (−268 đến −258 ° C, hoặc −450 đến −432 ° F).
Các kết quả nổi bật nhất từ các quan sát của Spitzer liên quan đến các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Vì các ngôi sao trung tâm mà các hành tinh đó quay xung quanh làm nóng các hành tinh đến khoảng 1.000 K (700 ° C, hoặc 1.300 ° F), bản thân các hành tinh đã tạo ra bức xạ hồng ngoại đủ để Spitzer dễ dàng phát hiện ra chúng. Spitzer đã xác định nhiệt độ và cấu trúc, thành phần và động lực học của khí quyển của một số hành tinh ngoài hệ mặt trời. Spitzer cũng quan sát sự chuyển động của bảy hành tinh có kích thước bằng Trái đất trong hệ thống TRAPPIST-1, ba trong số đó nằm trong vùng sinh sống của ngôi sao, khoảng cách từ một ngôi sao nơi nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh.
Spitzer cũng phát hiện ra bức xạ hồng ngoại từ các nguồn ở rất xa, theo thực tế, nó giống như trở lại gần 13 tỷ năm trước khi vũ trụ chưa đầy 1 tỷ năm tuổi. Spitzer đã chỉ ra rằng ngay trong thời kỳ sơ khai đó, một số thiên hà đã phát triển đến kích thước của các thiên hà ngày nay và chúng phải hình thành trong vòng vài trăm triệu năm sau vụ nổ lớn sinh ra vũ trụ cách đây 13,7 tỷ năm. Những quan sát như vậy có thể cung cấp các thử nghiệm nghiêm ngặt về lý thuyết về nguồn gốc và sự phát triển của cấu trúc trong vũ trụ đang phát triển.
Bởi vì Spitzer là nhạy cảm với bức xạ hồng ngoại phát ra từ bụi, nó cũng phát hiện ra chiếc nhẫn ngoài cùng của sao Thổ, mà kéo dài 7,3-11,8 triệu km (4,6-7.400.000 dặm) từ Saturn và là chiếc nhẫn hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời. Vòng bụi này phát sinh từ các tác động lên mặt trăng Phoebe, và các hạt từ vòng này xoắn ốc vào trong về phía sao Thổ đã gây ra sự bất đối xứng rõ rệt về độ sáng giữa hai bán cầu của Iapetus.
Các nhà thiên văn tiếp tục sử dụng tất cả các khả năng của Spitzer cho đến ngày 15 tháng 5 năm 2009, khi cryogen helium lỏng cạn kiệt. Tuy nhiên, ngay cả khi không có heli, thiết kế nhiệt độc đáo của Spitzer và quỹ đạo mặt trời của nó đã đảm bảo rằng kính thiên văn và các thiết bị đạt được trạng thái cân bằng mới ở nhiệt độ chỉ 30 K (−243 ° C, hoặc −405 ° F). Ở nhiệt độ này, hai mảng dò có bước sóng ngắn nhất của Spitzer tiếp tục hoạt động mà không bị giảm độ nhạy. Do đó, sứ mệnh đông lạnh kéo dài 5,5 năm của Spitzer được tiếp nối bởi một sứ mệnh "Spitzer ấm", kéo dài cho đến khi vệ tinh ngừng hoạt động vào ngày 30 tháng 1 năm 2020.
