能飞年的空中天文台，才用8年就不要了，NASA为啥如此败家？
9月28日夜，美国洛杉矶棕榈谷，一架波音747从美国空军第42厂的跑道上起飞。和过去8年来这架飞机作过的800多次飞行一样，此行的目的是要到万米高空之上，打开机身侧面特制的旋转舱门，用那台口径2.5米的望远镜，接收来自遥远天体的红外线信号。
代号NASA747的这架飞机，是一座飞行在高空的天文台，全称“同温层红外线天文台”（Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy），据英文首字母缩写，又称SOFIA。29日凌晨，SOFIA天文台飞回了棕榈谷，在它出发的同一条跑道上平稳降落，结束了这夜长达近8小时的观测飞行。同时终结的，还有这架波音747飞机的飞行生涯。
那么，为什么要花11亿美元把这架波音747改造成空中天文台，又为什么要在它的设计寿命还没有走完一半的今天就让它提前12年退休呢？这一切，还要从SOFIA观测的红外线讲起。
红外线众所周知，光是电磁波。人眼能看见的光，是电磁波中的一段，称为可见光。比可见光波长再长一些的电磁波，称为红外线。有温度的物体，包括宇宙中的天体，都会发出红外线。这些红外线里包含很多天体的物理化学信息，而且相比于可见光，红外线的穿透性更强，可以穿透厚厚的尘埃，让人类有机会观测更加遥远的天体。
天体会发出各种电磁波，可见光只是其中很窄的一部分。
为了接收其他波长的电磁波，天文学家建造了不同的观测设施，SOFIA就是其中之一，有能力在高空观测来自宇宙的红外线。然而，由于地球大气中的水汽也在发出红外线，地面望远镜在观测红外波段时会受到很大的干扰。大部分望远镜都选择建造在高海拔山峰上，因为高海拔的大气中水汽含量较少。
世界上比较著名的天文台址，像是美国的莫纳克亚山、智利的阿塔卡马沙漠、西班牙的加那利群岛，以及我们中国的青海冷湖、西藏阿里，都是高海拔且空气干燥的天文台台址。
不过就算是在海拔3000多米的地方，大气中的水汽的影响还是很严重。于是，还有一种做法是把望远镜搬到太空，就像哈勃太空望远镜和詹姆斯韦布太空望远镜一样。但那样做成本又太高，而且望远镜打上去，万一坏了，可就不好修了。
把望远镜搬到飞机上，有天文学家想出了个主意，既然大气中的红外辐射主要是由水汽产生的，几千米的海拔又不足以避开这些水汽，那我们直接把望远镜搬上飞机，飞到没什么水汽的万米高空观测，不就行了？毕竟买个飞机可比造个空间望远镜便宜多了，还不用担心光污染问题。SOFIA就是在这种情况下催生出来的。
其实早在1974年，柯伊伯机载天文台就已经做到将一台口径1米的望远镜放到C-141喷气式运输机上了。柯伊伯机载天文台发现了冥王星的大气层和天王星的光环，可谓是物有所值。SOFIA更进一步，将望远镜的口径扩大的接近2.5米，并放在波音747里飞到12000米高空进行天文观测。在这个高度上，天文台可以避开大气中99%的水汽，借助不同的相机和光谱仪来观测波长在0.3到1600微米之间的红外光信号。
飞机上多抖啊，飞机上那么抖，还要在侧面开个口，那望远镜不得晃来晃去的吗？没错，震动问题确实是SOFIA要面对的一个大问题。科学家想要确保望远镜的指向一直保持稳定，就得将望远镜系统调到非常完美的平衡。将系统的平衡调好了，大部分震动就都是小问题。
SOFIA的望远镜可以分为3个部分：中间的支撑结构，左边的后端仪器，以及右边的望远镜本体。
中间的支撑结构是望远镜唯一与飞机相连的地方，飞机上的震动只能通过这个结构传到望远镜上。这个支撑结构由许多轴承组成，可活动且阻尼非常小，这意味着望远镜可以在上面随意转动。我们甚至可以用单手推动这个17吨重的望远镜。技术人员只要通过加减配重来保持左右两端完美的平衡，那么飞机带给望远镜的就只有上下左右的位移。望远镜不会受到飞机旋转和扭力带来的影响，能通过自身惯性来被动地保持非常完美的指向稳定性。
SOFIA都研究过什么？SOFIA与韦布望远镜都工作在红外波段，不同之处在于SOFIA能观测的波长范围更大。韦布望远镜的观测波长在0.6微米到30微米之间，但SOFIA能看到波长1000微米的电磁波，这已经是远红外到亚毫米波段了。在这个波段，天文学家能研究恒星诞生时的气体云、河外星系的磁场，甚至还能研究地球大气的成分。
SOFIA还在月球上观测到了水分子的存在，测量了地球高层大气氧分子的含量，为气候变化模型作出了贡献。
尽管SOFIA拥有独一无二的红外线观测能力，并在天文学研究的诸多领域作出过不少发现，尽管它的设计寿命长达20年、至今仅全面服役了8年，但美国航空航天局（NASA）和德国宇航中心（DLR）还是决定让它提前退役。主要原因在于，SOFIA的日常开销实在太贵了。
NASA表示，SOFIA每年的运营成本约为8500万美元，几乎和哈勃空间望远镜的运营费用相当。但与哈勃望远镜相比，SOFIA却没有产出同样大量的研究成果。在SOFIA全面服役的头6年里，天文学家利用它的观测成果只发表了178篇论文，而哈勃望远镜运行6年发表的论文超了900篇。
虽然SOFIA团队后来更换了新的项目主管，也更加重视望远镜的科学产出，但最终SOFIA还是没能通过专家委员会的评审，不得不提前12年退出了NASA现役天文台的行列。
完成最后一飞的SOFIA，如今静静停靠在美国空军第42厂的停机坪上。或许有朝一日，它会成为博物馆中的展品供来访者参观，但它再也没机会重返蓝天了。科学家已经把目光转向了现代的高科技飞艇。飞行时间长，稳定性也好，最重要的是够便宜。
一个装有半米口径的飞艇，总预算只有1000万美元左右，远远小于动辄几十亿的空间望远镜，但在万米高空却能提供与哈勃太空望远镜相近的观测能力。希望这个构想能在不久的将来实现，而不是停留在脑洞这一步。