发展中的X射线空间望远镜

<正>由于天体发射出的X射线在穿过大气层时大部分会被吸收,因此使用空间望远镜,在大气层以外对天体辐射的X射线进行观测,是X射线天文学的主要观测方式。从20世纪70年代至今,不少X射线空间望远镜被发射升空,为我们揭示了肉眼看不到的宇宙秘密。     

探索宇宙中的未知——中国科学院高能物理研究所研究员张双南专访

正作为硬X射线调制望远镜和天宫二号伽马暴偏振探测两个重要项目的首席科学家,中国科学院粒子天体物理重点实验室主任张双南主要通过天文观测和理论计算来研究中子星、黑洞、星系、星系团以及宇宙演化,同时还在论证中国下一代X射线太空望远镜以及未来中国空间站上的天文观测项目。1992年张双南在美国国家航空航天局(NASA)工作。他利用医学成像专业软件处理天体     

微型微焦斑X射线闭管及阴极丝电子发射差异性

行星岩石成分原位测量是行星探测的基本需求,X射线荧光分析是开展元素成分测量的重要技术手段。针对深空探测X射线荧光分析仪的需要,设计并研制了一款微型微焦斑X射线闭管,尺寸为Φ15 mm×22 mm,焦斑尺寸230μm,工作时阳极接地,阴极接浮地负高压,最大电压为–50 kV。在微型X射线闭管研制过程中,开展了螺旋型钨丝、直线型钨丝、直线型铼钨丝等常用热阴极的电子发射差异性研究,测量了各型热阴极的电子发射效率。结果显示,在200 V阳极电压下,低铼含量直线型铼钨丝电子发射效率最大为27.87μA·W^–1,是螺旋型钨丝的4倍,直线型钨丝的9倍;掺铼钨丝电子发射效率远高于纯钨型阴极丝。此外,铼钨丝还具有电子发射快、预热要求低、对真空度要求不高等特点,是深空探测X射线闭管阴极丝较理想的选择。     

基于X射线掩星探测反演行星大气密度

X射线掩星是一种常见的天文现象，基于X射线掩星探测的大气密度反演是一种涉及学科交叉的新方法，其通过处理高能X射线天体辐射源的掩星观测数据实现大气密度的反演，基本原理为X射线在大气中传播时，X射线光子被大气中的原子（包括分子中的原子）吸收和散射，从而导致X射线强度发生衰减，根据衰减后X射线信号的强度反演对应的密度廓线。本文根据X射线掩星探测的应用需求，论证了基于X射线掩星实现大气密度反演的新方法，重点介绍了光变曲线拟合和能谱拟合两种地球中高层大气密度反演算法，分析了X射线掩星探测反演大气密度的研究进展和研究方法，对基于X射线掩星反演大气密度的优点进行分析和讨论，进而对X射线掩星探测的应用场景进行展望。结果表明，作为一种新型中高层大气密度测量手段，X射线掩星探测可对中高层大气密度实现有效探测，弥补了目前中高层大气密度实测数据的不足。     

宇宙探索——5、X射线宇宙探测

X射线望远镜简介 X射线在光谱的紫外线以外，波长10纳米到0．01纳米，具有很高的辐射能量。只有温度不超过100万℃的天体才辐射X射线。超新星遗迹、脉冲星和黑洞周围的气体，以及星系中的星团周围的气体，温度高达1亿℃，是强大的X射线源。类星体中心及其喷流也辐射X射线．太阳和类似太阳的其它恒星，只在其大气层中辐射微弱的X射线。它们构成X射线宇宙，需要用X射线望远镜进行探测。     

日本发射第15号科学卫星

日本文部省宇宙科学研究所于1993年2月12日用第7枚M-3SⅡ火箭发射第15号科学卫星(ASTRO-D)。 ASTRO-D是继1979年发射的“鹄”、1g83年发射的“天魔”、1987年发射的“银河”之后的第4颗X天文卫星,是一个在能量很宽范围内同时进行X射线天体摄像和分光的高性能X射线天文台。在ASTRO-D上搭载了4架能量从0.5keV到10keV范围很宽,其有效面积很大的复合薄板型的X射线反射望远镜。焦距为3.5m,角分辨率是从点辐射源进入X射线量一半的图像经过直径约3角分。这些X射线望远镜是由美航宇局哥达德空间飞行     

欧洲X射线卫星新视野

1999年12月10日,法属圭亚那库鲁发射场、欧洲大型运载火箭阿里安5在它的首次商业发射中,把欧空局最大的一颗科学卫星送上太空。这是一台X射线望远镜,名叫X射线多面镜(XMM),它能以前所未有的灵敏度收集宇宙中的X射线,并将与不久前升空的美国“钱德拉”X射线望远镜协同工作。后者对暗弱天体虽不像XMM那么灵敏,但它能持续巡视宇宙的各个细枝末节,得到的图像更为清晰。     

意大利X射线天文卫星将推迟发射

意大利X射线天文卫星(SAX)预计不能按计划于1994年初发射,可能推迟至1994年末。意大利空间局及阿列尼亚空间公司的官员们近期将确定卫星发射的确切日期。阿列尼亚空间公司的人员称,软件和姿控系统的研制障碍迫使卫星发射延期。但他们认为不会因这些问题而提高卫星的造价。意大利空间局的批评家攻击X射线天文卫星飞行为一次昂贵的飞行。但是,支持这项计划的意大利空间局官员及意、荷科学家则认为,卫星将为研究天体X射线源的欧空局科学家提供大量重要的科学数据。     

透视宇宙的眼睛——“硬X射线调制望远镜”

中国“硬X射线调制望远镜”（Hard X-ray Modulation Telescope,简称HXMT）天文卫星将是国际上已知计划中唯一一台既可以实现宽波段、高灵敏度X射线巡天成像,又能够研究黑洞、中子星等高能天体的短时标光变和宽波段能谱的空间X射线天文观测设备。作为我国第1颗天文卫星,HXMT已被明确列入国家《“十一五”空间科学发展规划》和《航天发展“十一五”规划》。HXMT上天后,不仅将使我国的高能天体物理观测研究达到国际先进水平,还可为提升我国在深空探测等方面的能力作出重要贡献。     

宇宙探索五、X射线宇宙探测

X射线望远镜简介 X射线在光谱的紫外线以外,波长10纳米到0.01纳米,具有很高的辐射能量.只有温度不超过100万℃的天体才辐射X射线.     

日本发射X射线天文卫星

日本宇宙航空研究戌机构6月10日利用M-5火箭发射了一颗X射线天文卫星，该卫星的任务是探测宇宙中的黑洞及星系活动等。     

中国深空探测领域发展及展望

正深空探测一般指对月球及以远的地外天体进行空间探测的活动。20世纪50年代末,人类开启了深空探测的序幕。迄今为止,已发射深空探测任务超过240次,对太阳系内包括月球、行星、彗星、太阳等天体进行了探测,飞行最远的探测器距离地球超过200亿千米。通过深空探测,取得了大量科学探测和技术成果,拓展了人类对太阳系和宇宙的认识,推动了空间技术的进步。中国的深空探测起步于月球探测,按照探月工程"绕、落、回"三步走的任务规划,自2003年启动探月工程一期研制以来,已成功实施了4次探测任务;并正在按计划进行月球和火星探测任务的研制工作,即将在今后3年内发射实施。与此同时,正在论证后续月球、小天体、     

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。     

欧洲X射线观测卫星发射成功

欧洲X射线观测卫星(EXOSAT),是欧空局继1975年发射的“COS-B”卫星之后的第二颗宇宙射线探测卫星。这颗卫星原计划使用阿里安火箭发射,但由于去年9月阿里安第五次发射失败,故决定改用美国的德尔它3914火箭提前发射。今年5月26日,这颗卫星已从范登堡空军基地射入近地点349公里、远地点199,957公里、倾角72.5°、周期96.1小时的大偏心率轨道之中。现在,这颗卫星的工作状态良好,并正在向地面不断地发送有关宇宙X射线源的位置、频谱和瞬态特性等大量数据。     

掠入射聚焦型脉冲星探测器的能量响应标定

通过地面及在轨试验对掠入射聚焦型脉冲星探测器(FXPT)能量响应特性进行了标定.掠入射聚焦型脉冲星探测器采用X射线掠入射聚焦探测体制,探测来源于X射线脉冲星发射的X射线光子,精确测定X射线光子的到达时刻和能量.标定结果表明探测器在全设计能段内具有良好的线性响应特性,光子能量测量误差优于0.5%.能量分辨率误差优于10%,能量分辨率可达156 eV@6.4 keV.探测器入轨后对超新星遗迹的能谱观测表明,探测器在轨光子能量标记准确,能量分辨率与地面标定结果一致.地面及在轨标定结果为掠入射聚焦型脉冲星探测器的数据处理和科学分析提供了重要的依据.     

捕捉看不见的光线

在观天巨眼系列前十三篇中,我们介绍了光学望远镜,它们只能用来观测天体发出的可见光。其实,天体还发出许多种我们人类的眼睛看不见的光线。如射电波(实际上就是无线电波,天文学上将其称作射电波)、红外线、紫外线、X射线、γ射线等。古代和近代的天文学家不知道这些不可见光线的存在,他们只能在可见光范围内观测宇宙、研究天体。近一二百年来,人们才陆陆续续发现这些看不见的光线,并且陆陆续续研制出许多观测这些天体辐射的特殊的望远镜,使人类对宇宙的认识越来越全面,越来越深入。     

观天巨眼400年系列之十四捕捉看不见的光线

在观天巨眼系列前十三篇中,我们介绍了光学望远镜,它们只能用来观测天体发出的可见光.其实,天体还发出许多种我们人类的眼睛看不见的光线.如射电波(实际上就是无线电波,天文学上将其称作射电波)、红外线、紫外线、X射线、γ射线等.古代和近代的天文学家不知道这些不可见光线的存在,他们只能在可见光范围内观测宇宙、研究天体.近一二百年来,人们才陆陆续续发现这些看不见的光线,并且陆陆续续研制出许多观测这些天体辐射的特殊的望远镜,使人类对宇宙的认识越来越全面,越来越深入.     

FY-2C卫星太阳X射线探测器性能定标

通过具体的实验对FY-2C太阳X射线探测器进行了详细的定标.太阳X射线探测器的传感器采用充Ar气的正比计数器.主要探测能量大于4 KeV的太阳X射线流量.在坪特性、效率、正比性、能道划分、能量分辨率和时间分辨率等6个方面详细介绍了定标的方法及结果.定标结果表明,FY-2C卫星的太阳X射线探测器在各个方面都具有很好的性能.最后对FY-2C的在轨探测数据与GOES卫星进行了比较.GOES卫星的太阳X射线传感器采用电离室.FY-2C的探测结果与GOES的探测结果非常吻合.结果表明,FY-2C太阳X射线探测器可以很好地监测太阳X射线的流量变化,为空间环境监测提供有效的服务.      

天基X射线掠入射式成像望远镜发展现状

阐述了太阳X射线成像观测在空间天气预报中的地位和作用，叙述了掠入射式X射线聚焦成像的基本原理，简要介绍了在轨成功运行的天体X射线成像望远镜和太阳X射线成像望远镜的基本设计和技术指标，并介绍了国内正开发研制的专门服务于空间天气预报的太阳X射线成像望远镜基本设计和主要特点．     

脉冲星导航的天体测量考虑

X射线脉冲星导航是基于X射线脉冲星观测,经过信号处理得到脉冲到达时刻序列,进而分析该时间序列提供导航相关信息的技术。为了分析脉冲星导航的可行性和依赖条件,从概念上描述了脉冲星的观测模型,并比较了射电脉冲星观测和X射线脉冲星观测数据处理过程;进而从天体测量的角度论述了脉冲星导航可行性的相关问题,主要包含观测量的获取、整周模糊度和应用范围3个问题。经分析可知:观测量的获取与观测者的速度有关,该速度可通过最大化观测轮廓法确定;对于深空和超深空导航,整周模糊度是首先需要解决的问题,脉冲星的位置精度也是需要考虑的因素。理论上X射线脉冲星导航可以应用于近地和深空探测。