硬X射线调制望远镜卫星中能望远镜设计与验证

中能望远镜是硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星的3台望远镜之一,主要功能是5～30keV能区的X射线巡天及定点观测。其设计综合采用了低漏电流Si-PIN探测器技术,低噪声、高灵敏专用集成电路(ASIC)技术,以及高精度准直器技术,实现了高能量分辨率与高时间分辨率的设计要求。中能望远镜在轨运行1年多,平均能量分辨率半高宽(FWHM)优于3keV(在17.8keV时),时间分辨率为256μs,表明其性能优于能量分辨率指标FWHM 3keV(在20keV时)、时间分辨率1ms的科学分析需求。     

硬X射线调制望远镜卫星在轨标定数据处理

为了完成对观测源的科学分析,需要对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星进行在轨标定。利用卫星上携带的标定放射源、探测器元素活化后产生的活化线、荧光线及有谱线辐射的天体源,对探测器的增益和能量分辨率进行标定;利用Crab脉冲星的能谱完成高能、中能和低能望远镜有效面积的标定。通过HXMT卫星与射电望远镜和伽马波段望远镜对Crab脉冲星的联合观测,对时间系统进行检验。从联合计时残差对比发现,HXMT卫星的时间系统计时准确,并且高能、中能和低能望远镜的绝对时间精度优于100μs。     

硬X射线调制望远镜卫星高能望远镜设计与验证

高能望远镜是硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星的3台望远镜之一。其主要科学目标是在20～250keV能区进行巡天扫描,发现新的高能变源和已知源的新活动,同时监测伽马射线暴以及引力波暴电磁对应体。它的主探测器由18个直径为190mm的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体探测器单体组成,具有5100cm2的几何面积,整体视场为5.7°×5.7°。高能望远镜在轨运行结果表明:探测器整体能量分辨率优于19%(在59.5keV时),时间分辨率和系统死时间优于6μs。     

硬X射线调制望远镜卫星系统设计与技术成就

硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)卫星是中国第一颗大型X射线观测天文卫星,文章以HXMT卫星科学和观测需求为基础,提出了HXMT卫星系统设计思路和方案,包括观测需求的分析、轨道及卫星工作模式设计,以及卫星系统设计、分系统设计、卫星望远镜与卫星平台设计等结果,并介绍了卫星在轨评价及取得的技术成就,通过系统设计及优化,HXMT卫星具有先进的暗弱变源巡天能力、独特的多波段快速光变观测能力,以及拓展的200keV～3MeV能区伽马暴探测能力等优势,可为后续天文卫星的设计提供参考。     

硬X射线调制望远镜卫星总体方案及技术特点

概述了硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星的设计方案、各系统的组成及主要技术指标。总结了卫星的技术特点和解决方案,包括高能准直型X射线成像技术、X射线源定位技术、惯性空间定向下的多观测模式设计技术、无固定对地面的测控数传技术、适应载荷长期工作的自主安全设计等,实现了对长期惯性空间定向观测卫星的总体方案设计。     

脉冲星MCP探测器设计与在轨验证

X射线脉冲星导航技术为航天器真正意义上的自主导航提供了一种途径。针对该技术在轨验证问题,提出了基于微通道板(Micro-Channel Plate,MCP)的X射线脉冲星导航探测器系统的设计。系统主要由光子探头、高压配电器和综合控制器组成。光子探头采用MCP作为核心功能部件,用于X射线光子信号的接收和倍增放大。高压配电器为光子探头中MCP提供工作电压。综合控制器作为探测器的管理中心,对探测器进行综合管理。MCP探测器由硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星搭载。通过在轨测试,成功地获取了Crab脉冲星辐射脉冲轮廓,为X射线脉冲星导航技术的研究积累了经验。     

基于X射线脉冲星的自主天文导航技术

随着天文观测技术的发展,一类在x射线频段发出辐射的脉冲星显示了良好的导航特质,由此发展了一种全新的基于X射线脉冲星的航天器自主导航方法.该方法通过探测X射线脉冲星发出的周期性脉冲信号进行导航,有别于传统的光学、射电天文导航.本文综述了基于X射线脉冲星自主导航技术,介绍其由来、发展历程、国内外研究现状,并对当前围绕该导航技术开展的研究工作进行了详细的分析,最后总结了需要进一步研究的若干问题.     

电子直线加速器

I 高能X射线的应用采用高能射线照相技术进行无损检测将近有30年的历史。在这些年中,为检测厚截面材料中的裂纹研究了很多高能X—射线源。这些射线源的技术基础都是将高能电子束加速到一个重金属靶上以产生韧致辐射或者X—辐射。第一个商品高能X—射线源是通用电子公司于1939年推销的1兆电子伏特调谐变压器。     

透视太空实验

神舟二号飞船在太空飞行的过程中,要进行一系列的空间材料、空间天文和空间生物等实验.在这艘飞船上装有空间晶体生长炉、空间生物培养箱、宇宙天体高能辐射监测仪、大气密度探测器等实验设备,俨然一个太空实验室.     

微孔光学阵列长宽比对X射线聚焦性能的影响

微孔光学阵列聚焦镜头是实现X射线探测系统高探测效率、轻小型化的有效手段,近年来得到了深入研究。X射线探测系统通过测量脉冲星辐射的X射线光子的到达时间,重构脉冲轮廓来实现航天器导航。为了获得更精确的脉冲星信号,必须尽可能多地收集X射线光子,因此探测系统的聚焦性能是X射线探测系统的核心指标,也是微孔光学阵列主要的设计目标。文章根据脉冲星能谱的分布特点,分析了微孔光学阵列通道长宽比对X射线聚焦性能的影响,提出了针对不同脉冲星选取特定长宽比的方法,实现了不同的脉冲星能谱分布下最优的聚焦效率,为后续微孔光学阵列的研制和工程搭载提供了参考。基于这种方法,文章对Crab脉冲星的能谱分布进行了微孔光学阵列设计,设计结果显示,其聚焦性能得到明显提高。     

发射短讯

<正>我国硬X射线调制望远镜卫星发射取得圆满成功据新闻网2017年6月15日报道,当日,硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星(见封二)搭载长征四号乙运载火箭发射,677s后星箭分离,卫星进入预定轨道。之后太阳翼顺利展开,标志着HXMT卫星发射取得了圆满成功。HXMT卫星是我国第一颗大型天文卫星,基于我国学者(李惕碚院士,吴枚研究员)20世纪90年代末提出的直接解调成像方法     

深空条件下航天器内的辐射环境研究

深空存在具有各种能量分布的粒子,这些能量分布范围很宽的粒子构成了深空环境下航天器外部的空间辐射环境。深空条件下的高能粒子会穿透航天器舱壁材料,通过射线与物质材料的相互作用,在航天器内产生二次粒子,形成由初级粒子、次级粒子叠加的混合辐射场的辐射环境。文章分析研究了高能α粒子及Fe离子在屏蔽材料中的输运过程,得到了在这些介质中的射程与能量关系及产生的二次粒子产额,为控制航天器内的辐射环境提供支撑。     

千呼万唤始出来 美国空间红外望远镜升空

美国航宇局用于天文观测的最后一个“大观测台”天文卫星———“空间红外望远镜设施”(SIRTF)在推迟几年之后,终于在8月25日由一枚德尔它2重型火箭从卡纳维拉尔角空军站发射升空。卫星进入绕太阳运行的轨道。这次发射也是德尔它火箭计划的第300次发射。耗资12亿美元的SIRTF卫星将以前所未有的精度进行红外天文观测,将使美国航宇局同时具备光学(哈勃太空望远镜)、X射线(钱德拉X射线观测台)和红外(SIRTF)空间天文观测能力。科学家们希望SIRTF能拍摄到在视觉和科学上都同哈勃拍摄的一样壮观的图像。     

X射线脉冲星导航及其潜在应用

X射线脉冲星导航就是在航天器上安装X射线探测器,探测脉冲星辐射的X射线光子,测量脉冲到达时间（TOA）和提取脉冲星影像信息,经过相应的信号和数据处理,航天器自主高精度确定轨道、时间和姿态等导航参数的实现过程。本文在概述脉冲星导航技术发展历程和国外X射线脉冲星导航计划的基础上,分析国内开展X射线脉冲星导航技术研究的基础条件,并详细论述X射线脉冲星在导航卫星自主导航、深空探测与星际飞行、以及空间科学研究等领域的潜在应用价值。这表明X射线脉冲星导航是实现真正意义上的航天器高精度自主导航的一种有效模式和可行途径,对于国防和国民经济建设具有重要的战略研究意义。     

空间辐射场中高能Fe离子微剂量学分析

Fe离子是空间辐射场中备受关注的重离子之一,其等效剂量、生物效应等构成载人航天的主要危险。文章通过计算等效组织正比计数器对高能Fe离子的响应,模拟其在等效组织中的线能微剂量学量。计算得到的结果与实验结果基本符合,偏差不超过10%;在此基础上,考虑TEPC(组织等效正比计数器)对银河宇宙射线中能量范围在90～1000 MeV/u的Fe离子的响应,得到其线能量为80～600keV/μm,最大值在100～150keV/μm之间;通过公式计算得到100～200keV/μm线能量对应的射线品质因数高于25,将产生相当高的生物效应。     

序言二

正硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星,是我国首颗根据中国科学家独特的创新理论研制的空间X射线天文卫星。HXMT卫星由国家国防科技工业局、财政部于2011年3月联合批复立项,由国家国防科技工业局民用航天科研和中国科学院战略性先导科技专项共同支持。中国空间技术研究院负责卫星抓总研制,中国科学院高能物理     

简讯

M-5发射失败　日本 M-5固体运载火箭 2月 10日在鹿儿岛航天中心发射天文 E观测卫星时失败 ,从而使近来连续受挫的日本航天计划再遭重创。 M-5火箭高 3 1米 ,有 3级。起飞不到 1分钟 ,第一级发动机便出现了故障 ,导致卫星被送入一条高度仅 80公里的轨道。发射控制人员在卫星飞到地平线以下后便与其失去了联络 ,估计卫星转了不到一圈就掉入地球大气层中烧毁了。此次失败共造成 180亿日元损失 ,其中天文 E卫星造价 116亿日元。该卫星重 1.7吨 ,寿命为 5年 ,可用 6台小型 X射线望远镜获取高能 X射线源的图像。 (广 )奋进号升空测地形　在推迟…     

XPNAV-1卫星实测数据处理与分析

为展示我国首颗脉冲星导航试验卫星XPNAV-1载荷实测数据的性能，采用与国外公布实测数据对比分析的方法，从观测数据计数统计、光子能量响应、计时性能三方面介绍了XPNAV-1卫星发布数据的性能。分析结果表明，我国自主研发的探测器观测结果与国外天文卫星载荷观测结果的一致性较好，未来进一步深入发展将有望应用于脉冲星导航。     

碳酚醛-铝板中二维X射线热击波数值模拟

文章利用平面应变正交各向异性材料率相关性的弹塑性本构模型和各向同性材料理想弹塑性本构模型,采用有限元方法编写程序,对X射线辐照碳酚醛-铝板时诱导的热击波进行数值模拟,讨论了热击波的传播规律。结果表明,在1 keV的 X射线辐照下,X射线穿透极浅,材料表面发生气化现象,应力峰值较大;在3 keV的X射线辐照下,X射线穿透较深,热击波呈现双波结构,材料的层裂更明显。     

空间电子辐照下星用热缩套管力学性能退化试验研究

为掌握星用热缩套管的力学性能在空间带电粒子辐射环境中的退化情况,分别利用1 Me V高能电子和45 ke V低能电子模拟地球同步轨道带电粒子辐射环境,研究热缩套管在这2种不同能量电子辐照下断裂伸长率和抗拉强度性能退化情况。试验结果表明,辐照后热缩套管颜色由透明变为黄色,力学性能均出现显著退化现象,且高能电子辐照后退化较低能电子辐照后更为严重。文章通过能量沉积分析、辐解气体分析、表面形貌分析和X射线光电子能谱分析等多种手段,对试验结果做出了合理解释。本研究对开展结构材料力学性能退化地面模拟试验中的能量粒子选择有指导意义。