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中国“爱因斯坦探针”装上“龙虾眼” 光学组件研制完成

时间:2016年06月13日 信息来源:中国科学报 点击: 【字体:

资料图:国家天文台X射线成像实验室研制的龙虾眼光学组件样机


近日,中国科学院国家天文台完成了“爱因斯坦探针”(简称EP)卫星的宽视场聚焦X射线望远镜光学组件样机的研制工作,并通过了专家评审。而这也是国内首次完成宽视场聚焦X射线望远镜光学组件样机的研制。

EP是一颗面向时域天文学和高能天体物理的小型天文探测卫星,其功能是在软X射线波段开展最高灵敏度的高能暂现天体巡天。如今,国家天文台的科学家们已经完成了关键组件“龙虾眼”的研制,正在着手开展整机的设计。

“我们的主要科学目标是探测引力波源的电磁波对应体,探测沉寂黑洞的爆发,并开展各类高能暂现天体的系统性巡天。”项目首席科学家、国家天文台空间科学部袁为民告诉《中国科学报》记者。

EP结合了大的瞬时视场和X射线聚焦成像带来的高灵敏度,代表了下一代的宽视场时域高能天体物理的发展趋势,并在国际上受到了广泛关注。专家们预期EP将为时域天文学带来新的突破,尤其是在探测引力波源的电磁波对应体和沉寂黑洞的爆发方面。

据了解,在与引力波探测器协同观测引力波事件对应的电磁辐射领域,EP是一个富有竞争力的、高灵敏度的望远镜。张臣表示,EP的视场非常大,通过协同观测,可以给出引力波事件发生的精确的天空位置和伴随的X射线辐射的信息,并引导地面和天空大型天文设备做后随观测。

“最开始接手这个技术的时候可以说国内还是空白,现在我们已经基本掌握了这个技术。”EP硬件团队负责人张臣比喻,如果说EP是飞行在太空中的相机的话,“龙虾眼”就是那个完美的镜头。“龙虾的眼睛成像实际上和人的眼睛成像是很不同的,它是一种反射式的系统,我们这个原理和其有相似的地方,所以被命名为‘龙虾眼’。”

张臣告诉记者,由于“龙虾眼”镜片非常轻薄,作为望远镜的 “镜头”对精度和变形度要求非常高,必须采取高精度装配措施,同时还要保证镜片不变形。

作为航天的产品,“镜头”要求非常结实,其结构可以用粗壮形容,需要将镜片牢牢固定住,但是高精度的装配则极尽精巧,还不能让固定结构破坏镜片面型。面对这样一个相互矛盾的要求,张臣团队开始了严苛的科技攻关。

“由于前两次中的工艺方法导致变形比较厉害,我们通过做力学分析、实验验证改进结构等措施,最终在第三次成功攻克难关,成就了今天的龙虾眼。”张臣说。张臣告诉记者,作为具有自主知识产权的“龙虾眼”,就连部分镜片也是由国内生产。

从最开始的设计,到结构,再到最后的测试,龙虾眼全部由国家天文台的科学家完成。

“X射线望远镜和普通光学望远镜的不同之处在于其都是独特设计的,被用于特定的观测,是一种定制,所以装调方法也是独特的。”袁为民介绍说,该研究是在中科院空间科学先导专项背景型号项目支持下完成的。


(作者:马卓敏)
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