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望远镜主支撑结构设计与验证

设计了硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星望远镜的主支撑结构,包括高精度上板、高强度支撑筒、可调节的支撑杆、高刚度中板及轻量化下板,可承载高能、中能和低能望远镜,具有质量小、精度高、精度稳定性好、散热好等特点。地面环境模拟试验和在轨验证结果表明:主支撑结构能够保证高能、中能和低能望远镜的指向一致,指向精度满足科学目标要求,从而证明了设计的合理性。     

二维欧拉方程在非结构网格上的自适应有限元算法

发展了一种易于和自适应网格加密技术相结合的非结构三角形网格生成技术。这种方法的特点是域内节点可任意规定;根据欧拉方程解的误差估计,在流场某些区域增加节点后,能重新快速生成新的具有高质量三角形单元的非结构网格。欧拉方程采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ空间离散和Ｒｉｃｈｔｍｙｅｒ两步显式时间推进相结合的有限元法求解,并以沿流线熵的变化量作为物理判据进行网格自适应加密,提高解的精度。     

硬X射线调制望远镜卫星总装设计与实现

针对硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星有效载荷质量大、探测器数量多、地面存储和在轨工作环境要求高的特点,设计了HXMT卫星总装方案,提出了多种探测器电接口集成优化设计、望远镜外热流抑制总装设计、望远镜杂散光消除总装设计和望远镜总装全周期环境保障设计,并得到了研制实践验证。HXMT卫星在轨运行结果表明:总装设计合理可行,能满足望远镜的需求,可为我国后续空间X射线天文卫星的总装设计提供参考。     

GPD⁃GEM有效增益研究及其优化

偏振测量X射线聚焦望远镜阵列(PFA)属于增强型X射线时变与偏振空间天文台(eXTP)有效载荷之一,其位于焦平面的气体像素探测器(GPD)用于测量处于极端条件下天体辐射的软X射线偏振度等物理参数。GPD采用单层气体电子倍增器(GEM)作为气体放大级,有效面积为(15.5×15.5)mm^(2),孔型为双锥形结构,相邻孔间间距为50μm,孔外直径为30μm,锥角约为10°;该GEM孔采用非聚焦激光辐照技术制作成型,生产时由于激光非均匀性以及辐照区域重叠,将引起不同孔的锥角出现差异,造成孔间增益不均匀。基于GPD基线设计参数,通过构建GPD⁃GEM模拟框架,验证了模拟的有效增益和文献测试结果的一致性;在相同工作电压下,0°~10°范围内不同锥角对应的GPD⁃GEM有效增益基本呈线性关系。该结果表明GPD⁃GEM孔型最优为圆柱形结构,为其生产工艺提供了优化方向。