Согласно документации для v.7 и v.8, есть несколько способов выполнить то, что вы хотите, и у вас почти правильная форма правила:
Export["test.fits", {"Data" -> data, "Metadata" -> header}, "Rules"]
Другие способы
Export["test.fits", header, "Metadata"]
Export["test.fits", {data, header}, {{"Data", "Metadata"}}]
обратите внимание на двойные скобки вокруг меток элементов во втором методе.
Редактировать : После некоторого тестирования из-за побуждения из @belisarius всякий раз, когда я включаю элемент «Метаданные», я получаю сообщение об ошибке, указывающее, что это недопустимый элемент экспорта. Кроме того, вы также не можете экспортировать элемент «RawData». Итак, я бы отправил сообщение об ошибке по двум причинам: метаданные не устанавливаются пользователем, что жизненно важно для любого серьезного приложения. Как минимум, пользователь должен, по крайней мере, иметь возможность дополнять метаданные Mathematica по умолчанию. Во-вторых, документация крайне неадекватна в описании того, что является «действительным» элементом экспорта против элемента импорта. Конечно, я бы охарактеризовал всю документацию для v.6 и более поздних как крайне неадекватную, так что это нормально для курса.