欧几里德真题2021

欧空局的欧几里德太空望远镜在其发射旅程中又达到了一个里程碑。欧几里德空间望远镜的两个仪器现在已经建成并经过全面测试。这些已经交付给法国图卢兹的空中客车国防和航天公司,在那里它们正在与望远镜集成,以形成任务的有效载荷模块。欧几里德望远镜由一个1.2米长的镜面望远镜组成,设计用于可见光和近红外波段。

欧几里德望远镜将收集来自遥远宇宙物体的光,并将其传输到两个仪器。可见光仪器(VIS)和近红外光谱仪和光度计(NISP)将并行运行,记录望远镜所看到的天空任何部分的数据。欧几里德望远镜将测量超过100亿个星系的形状,以及超过三分之一天空中数千万个星系的精确红移。红移是宇宙膨胀导致的效应,它拉长了遥远星系发出的光的波长。

星系越远,它的红移就越极端和明显。欧几里德望远镜观测到的星系将跨越6543.8+000亿年的宇宙历史,使科学家能够研究被认为主宰宇宙的神秘暗物质和暗能量。可见光仪器(VIS)将通过拍摄遥远星系的最佳图像来处理星系形状的精确测量。为此,该仪器使用36个CCD,每个CCD包含4000像素乘4000像素,这使得探测器的总像素约为6亿像素。

伦敦大学学院Murad空间科学实验室VIS仪器主任兼教授Mark Cropper表示:十多年来,可见光仪器(VIS)的设计、开发、制造、测试和校准都符合严格的规范,这是一个挑战。我为VIS团队将这个项目推向高潮所取得的成绩感到非常自豪,最终的表现超出了预期,这是对他们专业知识、敬业精神和专业精神的一种褒奖。

不仅像素数量令人印象深刻,而且该仪器还将在长积分时间内在宽波长范围内提供最佳的弱光灵敏度。欧空局可见光仪器(VIS)的有效载荷工程师亚历克斯·肖特(Alex Short)说:这些是非常特殊的CCD,多年来一直是专门为欧几里德望远镜开发的。另一个光度计(NISP)仪器致力于星系的光谱测量,包括将光分成不同的波长,这样就可以推断出红移。

这一功能使宇宙学家能够估计到银河系的距离,并将使欧几里德望远镜数据成为有史以来对宇宙进行的最大和最精确的三维(3D)观察。CNES和法国马赛天体物理实验室的仪器项目经理Thierry Maciaszek说:国际光度计(NISP)团队和支持行业为设计、开发和测试这台具有挑战性的仪器做了令人难以置信的工作。然而,这并不是故事的结尾,因为许多主要活动需要在卫星层面用光度计(NISP)来完成。

研制团队焦急地等待着飞行中的第一缕光线,以展示其卓越的观测能力。光度计(NISP)探测器将是在太空飞行的具有最大视野的红外仪器。欧空局任务系统和光度计(NISP)的仪器工程师Tobias Boenke说,光学设备的质量是惊人的。实现欧几里德望远镜非凡光学精度的一个关键因素是,用碳化硅建造整个有效载荷模块的决定是在项目历史的早期做出的。

欧空局率先使用这种材料制作赫歇尔太空望远镜。在欧空局的Gaia卫星任务中,航天器分系统的支撑结构安装在碳化硅框架上。在欧几里德望远镜上,这种材料已被用于仪器和望远镜中。金属会随着温度的变化而膨胀和收缩,从而降低光学系统聚焦光线的能力,而碳化硅对这种温度变化非常稳定。但是这种化合物的使用也带来了挑战。碳化硅是一种陶瓷,比金属脆得多。

因为用这种材料制作仪器,并保证在发射过程中不被损坏,是一个很大的挑战。像可见光仪器(VIS)一样,光度计(NISP)使用最先进的探测器,专门用于记录来自遥远恒星和星系的微弱光线。与可见光仪器(VIS)不同,光度计(NISP)也可以在光谱模式下工作。该探测器可以在-180℃的低温下工作,提供超低噪声和高灵敏度,记录这些“光谱”,并将其转化为微小的电子信号。然后,这些信号可以被放大并精确测量,以提供光度和光谱红移。

这些仪器将接收欧几里德望远镜收集的光线,该望远镜已在图卢兹的空中客车公司组装。像仪器一样,它由碳化硅制成,这是所有意义上最先进的结构。欧空局的任务性能和光学系统工程师路易斯·米格尔·加斯帕尔·维纳西奥说:我们正在将所有制造水平推向极限。望远镜后面有一个特殊的组件,称为分色镜,它将收集的光分离,并将可见光的波长转换为可见光,红外光的波长转换为光度计(NISP)。

当来自可见光仪器(VIS)和光度计(NISP)的信息结合在一起时,科学家将能够推断宇宙中的大规模星系结构在整个宇宙历史中是如何建立的。这将帮助天文学家确定这些结构的增长率,并为宇宙中暗物质和暗能量的性质和数量提供强有力的约束。现在这些仪器已经交付给空客,它们将首先与望远镜集成,然后与有效载荷模块的其余部分集成。走到这一步是一个漫长的旅程。

经过近五年的研究,欧几里德望远镜在2011中被选中并实现。虽然前面还有很多艰苦的工作和测试,但仪器和望远镜的交付意味着航天器可以真正开始组装。欧几里德望远镜终于不再只是纸了,它是一件很棒的硬件,而且在某种程度上很美。在未来,有效载荷模块的集成将持续几个月,因为这是一项艰苦的工作,所有东西都用螺栓固定在一起,精确对准并进行电子校准。

仪器的控制单元已经以机械和电气方式集成到有效载荷模块中。这些测试已经证实,这些仪器可以由飞船正常供电,可以与星载计算机通信,可以将科学数据传输到地面,然后通过飞船天线下载到地面。一旦欧几里德望远镜与有效载荷模块的其余部分集成在一起,它将被运送到比利时的列日航天中心,在尽可能模拟太空和地球条件的热真空室中进行“端到端”测试。本次测试计划在2021的2月和3月进行。

一旦测试表明一切正常,有效载荷模块将被运送到主承包商,意大利都灵的泰雷兹伦亚航天公司(TAS)。TAS一直在建造一个服务舱,其中包括电力、推进和通信等基本系统。服务舱的主要结构已经通过了结构和热测试,现在可以整合各种系统。助教会先铺设推进系统的管道和其他分布式系统的电缆。包括计算机、动力装置和姿态控制装置在内的飞行电子设备已经安装在它们自己的结构板上,现在将安装在主结构中。

集成将在今年第三季度完成,届时将进行测试。然后,美国国家航空航天局将整合有效载荷舱和服务舱,形成最终的航天器。然后,另一轮测试将确保一切正常。至此,飞船基本完成,准备发射。目前计划于2022年下半年从欧洲航天港法属圭亚那库鲁发射。不得不说又一个世界闻名的太空望远镜要出来了。让我们期待并祝愿一切顺利!