"英漢天文學名詞數(shù)據(jù)庫"(以下簡稱"天文名詞庫")是由中國天文學會天文學名詞審定委員會(以下簡稱"名詞委")編纂和維護的天文學專業(yè)名詞數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫的所有權(quán)歸中國天文學會所有。
"空間干涉測量望遠鏡"是天文學專有名詞。來自中國天文學名詞審定委員會審定發(fā)布的天文學專有名詞中文譯名,詞條譯名和中英文解釋數(shù)據(jù)版權(quán)由天文學名詞委所有。
中文譯名 | 空間干涉測量望遠鏡 |
英文原名/注釋 | SIM telescope |
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(一)種類(Porro Prusm vs Roof Prism) 望遠鏡可分為...
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空間碎片的持續(xù)增加已嚴重威脅人類航天活動的安全。為了規(guī)避空間碎片對在軌航天器的威脅,需要通過觀測獲取空間碎片與航天器的位置等信息進行碰撞預(yù)警,為航天器采取規(guī)避措施提供參考。地基光電望遠鏡在高軌空間碎片觀測方面有絕對優(yōu)勢,根據(jù)探測信噪比公式,計算望遠鏡最小可探測空間碎片的尺寸,并通過觀測實驗對尺寸計算公式進行驗證,分析設(shè)備探測能力的影響因素,對兩種觀測模式下設(shè)備探測地球靜止軌道空間碎片的能力進行分析,得到口徑和曝光時間對探測能力影響的定量關(guān)系,可以為觀測空間碎片設(shè)備建設(shè)等提供參考。
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評分: 4.4
空間碎片的持續(xù)增加已嚴重威脅人類航天活動的安全.為了規(guī)避空間碎片對在軌航天器的威脅,需要通過觀測獲取空間碎片與航天器的位置等信息進行碰撞預(yù)警,為航天器采取規(guī)避措施提供參考.地基光電望遠鏡在高軌空間碎片觀測方面有絕對優(yōu)勢,根據(jù)探測信噪比公式,計算望遠鏡最小可探測空間碎片的尺寸,并通過觀測實驗對尺寸計算公式進行驗證,分析設(shè)備探測能力的影響因素,對兩種觀測模式下設(shè)備探測地球靜止軌道空間碎片的能力進行分析,得到口徑和曝光時間對探測能力影響的定量關(guān)系,可以為觀測空間碎片設(shè)備建設(shè)等提供參考.
NASA的科學家正在用充氣技術(shù)建一臺望遠鏡,其大小接近哈勃的兩倍,但重量僅哈勃的六分之一左右。此外,在太空探測距離方面,這臺長約25米的ARISE(Advanced Radio Interferometry between Space and Earth,太空與地球間的先進無線電干涉測量)望遠鏡也會令哈勃望塵莫及。據(jù)初步估計,ARISE的清晰度將是哈勃的3000倍。干涉測量是指用多條天線拍攝高清晰度照片的過程。為此,ARISE將用于拍攝黑洞、星際行星和其他天體。
雖然ARISE體積更大,但把它送入太空卻可能相當容易。ARISE望遠鏡的反射體(或天線)和鏡桿將用高級薄膜聚合物材料制造,這種材料可以折疊并塞進小罐,然后將小罐置于主航天器頂部。反射體自身會交織成一個網(wǎng)。裝反射體的罐子高約0.4米,直徑約1.8米。
ARISE航天器可能會搭乘一個比現(xiàn)有航天器更小的航天器發(fā)射升空。當ARISE航天器進入軌道后,網(wǎng)狀天線就釋放,但真正充氣的并不是這個部分。充氣的是三個鏡桿(鏡臂),它們將環(huán)繞網(wǎng)狀天線的充氣圈和航天器連接起來。為了讓鏡桿和充氣圈充氣,太陽能會集中到航天器上含液氫的熱交換器。熱量促使氣體形成,氣體隨即進入鏡桿和充氣圈。鏡桿一固定下來,天線也就固定了。整個充氣過程只需幾分鐘時間。
1996 年,奮進號航天飛機(Space Shuttle Endeavor)配置了一個實驗性天線原型來測試這項新技術(shù)。這個14米的原型在幾小時后成功充氣,大大激發(fā)了人們深入研制充氣式航天器的興趣。NASA表示,ARISE望遠鏡預(yù)計在2008年發(fā)射。
總有一天,用于研制ARISE望遠鏡的技術(shù)也能用于建造太陽帆,并推動航天器以難以置信的速度沖出太陽系。與ARISE的鏡桿和充氣圈一樣,太陽帆會以相同的方式在太空中展開。反射器其實是用碳纖維制成的超薄鏡子,能吸收太陽能,并推動附屬航天器的時速達到32.4萬公里。
每過十年,美國的天文學家就會對未來進行一次規(guī)劃,列出他們最想要的東西。這一做法使得美國天文學界在最核心的問題上形成了統(tǒng)一戰(zhàn)線,可以同仇敵愾、一致對外。在2000年天文學家們公布的清單上,下一代空間望遠鏡占據(jù)了顯赫的位置,它將接替哈勃空間望遠鏡(HST)挑起美國天文學的大梁,并且使得美國天文學繼續(xù)保持"領(lǐng)跑"的態(tài)勢。
這就是詹姆斯·韋布空間望遠鏡(JWST),它先進的光學系統(tǒng)、獨特的軌道以及有別于HST的工作波段將給我們帶來一個全新的宇宙。但同時它不斷上漲的成本,也在不斷地拖累美國航宇局(NASA)整個的空間科學計劃。這也使得它自誕生那一刻起就處在風口浪尖之上。
尖端技術(shù)放眼早期宇宙
甚至在HST發(fā)射前一年的1989年,美國空間望遠鏡研究所的天文學家就開始籌劃下一代空間望遠鏡了。按照目前的計劃它將在2014年發(fā)射。作為燞ST的接班人,JWST將扛起下一代空間望遠鏡的大旗。
不過HST主要觀測的是可見光和紫外波段,而JWST的優(yōu)勢則在紅外波段。位于大氣層之上的JWST可以對波長從0.6微米(可見光譜紅端)到28微米(遠紅外的起始)的輻射一覽無遺。JWST6.5米的直徑也讓它變得十分靈敏,在紅外波段它擁有猶如HST在可見光波段的分辨率,它還可以看到比HST犓?蕓吹降淖畎等醯奶焯寤掛?瞪?0~100倍的天體。
為此JWST將采用一系列的尖端技術(shù),例如由鈹制成的超輕型光學系統(tǒng)、超靈敏紅外探測器以及一個能讓中紅外探測器長期維持在7開的制冷機。進入紅外波段意味著望遠鏡必須要有較大的口徑,但是這也帶來了發(fā)射上的麻煩。JWST的反射鏡實在太大,目前現(xiàn)有的任何火箭都沒有辦法把它送上天。因此不得不"化整為零",先將鏡面收起來待發(fā)射入軌之后再將鏡面打開。而為了在紅外波段進行觀測,JWST還必須遠離熱源。它會使用多層結(jié)構(gòu)來保護望遠鏡免受陽光照射,同時還要遠離地球的影響。為此JWST將會被發(fā)射到距離地球達150萬千米的第二拉格朗日點附近,在那里它能具有比HST更大的可視天區(qū)。但是一旦JWST牫雋巳魏撾侍猓?绱艘T兜木嗬朧溝孟肴ノ?薜暮教煸幣倉荒芡?笮頌盡K?訨WST必須一開始就在每個細節(jié)上都表現(xiàn)完美才行。除了被動的降溫方式之外,JWST還會用制冷機來給自己降溫。這使得它不會像先前的空間紅外望遠鏡(例如斯皮策空間望遠鏡)那樣工作壽命受到制冷劑供應(yīng)的制約。
在紅外波段的觀測能力并不是可有可無的,它是必需的。如果你想深入早期宇宙,那么進入紅外波段是你唯一的選擇。理論認為,在大爆炸的光輝褪去之后,宇宙進入了一個長期的"黑暗時代"。最終,低溫物質(zhì)聚集坍縮形成了第一代恒星,出現(xiàn)了第一縷光。這些最早的恒星正以極高的速度遠離我們,這會拉伸到達我們的光線,使得它的波長到達光譜的紅端。一般認為,第一代恒星在大爆炸之后小于10億年的時間里便開始發(fā)光,所以它的紅移值可以達到20甚至更大--導致可見光進入紅外波段。這就是為什么具有驚人視力的HST沒有在紅移大于7的地方發(fā)現(xiàn)這些天體的很大一部分原因。JWST會解決這個問題。年輕的恒星會發(fā)出紫外輻射,經(jīng)過值為15的紅移之后就會進入波長為1.9微米的紅外波段,這正好位于JWST的最佳工作波段。
此儀器為測量輻射帶電子分布,估計空間電子對衛(wèi)星儀器設(shè)備的損傷效應(yīng)而研制。
儀器分三個能擋,Eei≥0.25MeV,Ee3≥0.5MeV,Ee3≥0.8MeV。探頭部分采用三塊貫穿式金硅面壘型半導體 探測器構(gòu)成望遠鏡式結(jié)構(gòu),具有高的分辨率,噪聲低,線性響應(yīng)好等特性,能夠?qū)㈦娮有盘柡推渌麕щ娏W?( 如 質(zhì)子、a 粒子等 ) 產(chǎn)生的干擾信號可靠地區(qū)別開來。
儀器經(jīng)過校準、環(huán)境實驗以及在衛(wèi)星上實際使用,性能可靠,達到了設(shè)計要求,取得了一系列實驗數(shù)據(jù)。
為了測量電子的角分布,探頭部分就必須有很小的張角,電路部分必須有快速的響應(yīng)時間。但太小的張角, 將會帶來很大的統(tǒng)計漲落;張角太大,又測不出空間角分布。綜合考慮,儀器取全張角為20。,幾何因子約為0.008c m2·sr。
儀器各擋的末級,采用對數(shù)計數(shù)率儀輸出,因此響應(yīng)時間問題十分重要。由于半導體探頭靈敏面積所限,儀器張角過小,致使幾何因子太小,末級的計數(shù)率很低,尤其是對于第三擋輸出。快速的響應(yīng)時間,將會給輸出電壓帶來很大的統(tǒng)計漲落。折衷結(jié)果,取響應(yīng)時間為衛(wèi)星自旋周期的十分之一。
各擋能閡值的穩(wěn)定性,取決于放大器增益及鑒別器的鑒別閾是否穩(wěn)定,此外,還與探頭工作狀態(tài)有關(guān)。探頭的工作狀態(tài)接近于全耗盡狀態(tài),即使高壓電源變化百分之五,也基本不影響能閾值。為了保證儀器有盡可能低的噪聲 ( 噪聲計數(shù)率不超過Icount /s),探頭的偏壓值不可過高,基本上在150V左右。
當能量大于0.25MeV的電子穿過第一塊吸收片 ( 兼擋光片 ) 進入第一塊探頭時,便在探頭中損失能量,產(chǎn)生 電子空穴對,被電極收集,形成電荷脈沖。電荷脈沖由電荷靈敏前置放大器轉(zhuǎn)換成電壓脈沖。電壓脈沖的幅度與帶電粒子在探頭的靈敏層中所損失的能量成正比。探頭中信號的大小可由Rohrlich和Carlson公式求得。前置放大器輸出的脈沖再經(jīng)過主放大器進一步放大之后,進人窗鑒別器。
質(zhì)子以及其他重的帶電粒子,同樣能在探頭中產(chǎn)生電荷脈沖,因為這類脈沖的幅度遠比上述脈沖的幅度高得 多,足以超過窗鑒別器的上限值,從而被鑒別掉。至于空間中的y射線與x 射線在探頭中產(chǎn)生的干擾脈沖,由于不能達到窗鑒別器的下限值而被鑒別掉。
由鑒別器來的脈沖在對數(shù)計數(shù)率儀中被轉(zhuǎn)換成緩變的直流電平,進人衛(wèi)星上的發(fā)射機。這就是第一擋的電信號,即能量大于0.25MeV的空間電子強度。
探測器的能閾是根據(jù)電子在物質(zhì)中的能量損失以及射程能量關(guān)系從理論上計算出來的,由于電子在物質(zhì)中的能量損失與重粒子情況相比,漲落很大,因此理論計算是很近似的。另外,由于半導體探測器以及吸收片厚度不均勻性也給計算帶來一定程度的誤差,在儀器研制出來之后,進行校驗 (尤其是對能閾的校驗 ) 是十分重要的。
利用各種β放射源可以對能閾作粗略標定。為了得到更進 一步的能閾數(shù)據(jù),還用電子加速器對儀器作了精確校驗。加速器產(chǎn)生的電子束同時人射到監(jiān)測器和電子探測器上,用多道分析器測出電子能譜的變化。電子束的能量以Cs137放射源的K 轉(zhuǎn)換電子譜線 ( 625kev ) 為標準來對多道分析器進行刻度。校驗結(jié)果表明,在實驗誤差范圍內(nèi),理論計算結(jié)果與實驗結(jié)果是一致的。