Optics 101

Chandra X射线天文台 - 基于空间的望远镜,探索无形宇宙

美国宇航局 ’太棒了观察者
基于空间的观察
轨道细节
天文台元素
航天器系统
望远镜系统
科学仪器
高分辨率相机
高级电荷耦合器件成像光谱仪
Chandra X射线天文台技术细节

对人眼,空间看起来宁静和空隙。这既不是。到了“eye”宇宙中的一个X射线望远镜完全不同 - 一种暴力,充满活力和变化的地方。温度达到数百万度。物体通过重力加速到几乎光线和磁场的速度超过大约超过地球的数量’S,导致一些星星裂开和颤抖。

美国宇航局 ’太棒了观察者

Chandra X射线天文台是NASA的一部分’s fleet of “Great Observatories”随着哈勃太空望远镜,斯普利斯空间望远镜和现在的可解吸康普顿伽马射线天文台。 Chandra允许来自世界各地的科学家获得异国情调环境的前所未有的X射线图像,以帮助了解宇宙的结构和演变。天文台不仅有助于探测这些谜团,而且还可作为在无法在地球上复制的实验室研究详细物理的独特工具。已经超越了它的五年生活,美国宇航局'S Chandra X射线天文台正在重写教科书和帮助推进技术。

图1。 Chandra X射线天文台

Chandra X射线天文台的纪念纪念纪念纪念纪念纪念,Chandra X射线天文台提供有关我们太阳系中彗星的物品的性质,以便在可观察宇宙边缘的Quasars中提供物品。

基于空间的观察

由于X射线被地球吸收’S大气,基于空间的观察者是研究这些现象所必需的。为了满足这一科学挑战,Chandra X射线天文台由1999年7月23日的航天飞机哥伦比亚被带入低地轨道。然后将钱德拉从班车上部署’地球上155英里的船舶海湾155英里。两次附着惯性上阶阶段火箭的烧制和其当前在轴上整体推进系统的几次射击,在惯性上阶段将Chandra放入其工作轨道上。

轨道细节

与哈勃太空望远镜不同’循环轨道相对靠近地球,Chandra被置于高椭圆形或椭圆形的轨道中。在最接近地球的方法,天文台达到大约6000英里的高度。在大约86,400英里的最远点,Chandra几乎三分之一地前往月球。

它需要Chandra 64小时来完成一个完整的轨道,在此期间,观测所需的观察时间约为55小时。 Chandra不能在它穿过地球时进行科学观察’围绕着地球的辐射带,因为辐射可以打扰混乱’S敏感仪器。

天文台元素

Chandra X射线天文台有三个主要元素:

  • 航天器系统
  • 望远镜系统
  • 科学仪器。

航天器系统

航天器模块包含计算机,通信天线和数据记录器,用于在观测台和地站之间传输和接收信息。

板载计算机和传感器,具有基于地面的控制中心帮助,指挥并控制车辆并监控其健康。

航天器模块还提供反应轮,以瞄准整个天文台,一套小型动量卸载系统推进器来控制动量积累,这是一个宽松的相机,它告诉天文台相对于恒星的位置,以及保护它免受过度光线的太阳传感器。电力由太阳阵列提供,也为三个提供备用电源充电的镍氢电池。

望远镜系统

在望远镜系统的核心是高分辨率镜子组件。由于高能X射线将穿透正常的镜子,因此创建了特殊的圆柱形镜。

两组四个嵌套镜像管内的管子。进入X射线从高度抛光的镜面表面上放大,并汇集到仪器部分以进行检测和研究。

Chandra X射线天文台的镜子是他们种类的最大和最顺畅的创造。如果科罗拉多州的表面相对光滑,派克’S峰值小于1英寸高。八镜中最大的直径近4英尺,长3英尺。组装,镜子组重超过1吨。

高分辨率镜组件包含在圆柱形中“telescope”观测所的一部分。望远镜的整个长度被反射多层绝缘覆盖,有助于装置内的加热元件保持恒定的内部温度。通过保持精确的温度,望远镜内的镜子不受膨胀和收缩,从而确保在观察中的更大准确性。

图2。高分辨率镜子组件

在美国国家航空航天局测试组装的镜子’S Marshall太空飞行中心在亨茨维尔,阿拉。马歇尔’S X射线校准设施验证了镜子’卓越的准确性,允许Chandra检测半个弧秒分隔的物体。这与读取12英里的距离距离的字母相当。 Chandra X射线观测台代表了先前X射线观测者(如美国国家航空航天局)的科学飞跃’SEINSTEIN,1978年至1981年的地球。随着大型镜子面积,精确的对准和高效X射线探测器的组合,Chandra具有八倍的分辨率,比以前的任何X射线更敏感的20至50倍望远镜。

科学仪器

两种仪器,每个仪器可以用作成像器或光谱仪,位于望远镜圆筒的窄端,以收集X射线并以各种方式研究它们。通过研究X射线彩虹,或识别已知元素的识别,科学家可以确定X射线产生物体的组成,并了解如何产生X射线。

高分辨率相机

高分辨率摄像头记录X射线图像,为科学家提供无与伦比的暴力,高温发生,如恒星或碰撞星系。相机由两个6900万集群组成,微小的铅氧化物玻璃管。管子只有一英寸长,只有一个人的头发的厚度。当X射线撞击管时,称为电子的颗粒被释放。当电子通过高电压加速在管中时,它们导致高约3000万的电子雪崩。管末端的电荷电线网格检测到这块粒子,并允许原始X射线的位置精确地确定。

高级电荷耦合器件成像光谱仪

补充高分辨率相机是先进的电荷耦合器件成像光谱仪,其也位于Chandra的窄端。该检测器不仅能录制位置,也能够录制颜色(energy)X射线。成像光谱仪由10个电荷耦合器件阵列组成。

这些探测器类似于家用录像机和数码相机中使用的探测器,但旨在检测X射线。地面控制中心的命令允许天文学家选择要使用的各种探测器中的哪一个。成像光谱仪可以在Chandra的范围内可区分高达50个不同的能量。

为了获得更多的能量信息,可以将两个称为衍射光栅的两个屏幕状仪器插入到望远镜和探测器之间的X射线的路径中。光栅根据其颜色而改变X射线的路径(energy)X射线摄像机记录颜色和位置。高能量传输光栅集中在较高和中的能量上,低能量传输光栅分散低能量X射线。这两个光栅都可以与成像光谱仪或高分辨率相机结合使用。

Chandra X射线天文台技术细节

  • 尺寸:45.3英尺长64.0英尺宽(太阳阵列部署了)
  • 重量:10,560磅
  • 生活:最初计划五年,但现在规划至少10年
  • 轨道:6,000乘86,400英里,每轨道64小时
  • 电源:两个三面板,硅太阳能阵列(2,350 watts)。用于Eclipse的电力三个40-AMP-HOUD镍 - 氢电池
  • 数据记录:固态记录器; 1.8千兆位(16.8 hours)记录能力
  • 高分辨率镜:组装四套嵌套,放牧发病抛物面/双曲面镜对,由Zerodur材料构成
  • 装配重量:2,104磅
  • 焦距:10米(about 33 feet)
  • 外径:1.2米(about 4 feet)
  • 高级电荷耦合成像光谱仪:10个电荷耦合器件阵列提供同时成像和光谱
  • 高分辨率摄像头:微通道板检测X射线光子
  • 传输光栅:一个高/中和一个低能量,金光栅

来源:zzooptics.

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