寬視場紅外測量探測器衛星

寬視場紅外測量探測器衛星

“寬視場紅外測量探測器”(Wide-field Infrared Survey Explorer,WISE)是美國研製的紅外波段空間望遠鏡,用於近紅外和中紅外波段的天文觀測,於2009年12月14日用德爾它-2運載火箭從范登堡發射升空。WISE是美國國家航空航天局(NASA)與英國、荷蘭合作的紅外天文觀測項目,主要由NASA出資,NASA噴氣推進實驗室管理。項目承包商包括:鮑爾宇航技術公司、美國羅克韋爾自動化公司、洛克希德·馬丁公司和空間動力學實驗室等。獲取的科學觀測數據在美國加州理工學院的紅外處理與分析中心進行處理。

WISE的主要科學目標包括:尋找宇宙中最亮的星系和距離太陽最近的恆星,探測小行星帶內直徑大於3km的小行星,推動對星系中恆星形成歷史等的廣泛研究,並為“詹姆斯·韋伯空間望遠鏡”(JWST)提供重要的天體編目。

衛星概況

2009年12月14日,“寬視場紅外觀測探測者”(WISE)衛星由德爾他-2火箭從范登堡空軍基地發射升空。該衛星將對太陽系、銀河系和宇宙進行全面的了解,研究的天體包括最冷和最暗的恆星、最亮的星系及小行星。

WISE衛星計畫是美國航空航天局(NASA)、英國及荷蘭的紅外觀測合作項目,主要由NASA投資。該衛星由戈達德航天飛行中心負責研發,衛星平台由鮑爾宇航技術公司建造。衛星的科學運行和數據處理將在加州理工學院的紅外處理與分析中心進行。

WISE衛星質量為661kg,採用三軸穩定方式,將運行在高500km的太陽同步軌道,基線任務期為7個月(包括1個月的校驗)。衛星的2.4m×2.4m太陽電池陣提供電能,在軌平均功率為301W。星上數據存儲量為96Gbyte,當衛星飛越地球兩極期間,在Ku頻段上通過“跟蹤和數據中繼衛星系統”(TDRSS)衛星與地面聯繫,每天的數據傳輸量為23Gbyte(壓縮數據)。

科學任務

由於星際塵埃的阻擋,人類通過可見光觀測到的銀河系恆星數量只有總數的百分之幾。而WISE衛星攜帶的紅外科學儀器可以穿透塵埃,觀測到被塵埃遮擋的世界,能繪製出星系的球狀結構。它還能探測星際塵埃發射出的紅外線,生成星系塵埃的最佳圖譜。太陽系內的小行星能將照射其上的絕大部分太陽光吸收,並發射出中紅外線,因此WISE衛星將測量10萬多顆小行星的直徑。

在 太 陽 系 以 外 的 宇 宙 ,WISE衛星將提供一份年輕恆星及其塵埃盤和與成千上萬顆年老恆星周圍的行星系相關的碎片盤的完整目錄。WISE衛星將發現宇宙中的極亮紅外星系(ULIRG),這種星系是由於星系碰撞引起星爆而產生的,絕大多數ULIRG被塵埃籠罩。此外,WISE衛星還將探測和確定被塵埃籠罩的活動星系核(AGN)的數量,AGN很難被觀測到,目前尚未被可見光或紫外線觀測衛星發現。WISE衛星還能觀測到星系團,這將有助於進一步研究促使宇宙加速形成的神秘暗能量。

因此,WISE衛星的主要科學目標是:①尋找宇宙中最亮的星系;②尋找距離太陽最近的恆星;③探測小行星帶內大於3km的小行星;④促進從行星碎片盤的演化到星系中恆星形成歷史的更廣泛研究;⑤為“詹姆斯-韋伯”空間望遠鏡(JWST)提供重要的源編目。

有效載荷

WISE的主要有效載荷是一台四通道紅外望遠鏡,可掃描整個天空。每天4次將獲取的數據和圖像下傳到地面。利用這些數據和圖像,研究人員能構建一幅覆蓋整個天空的圖譜,列出所有探測到的天體。

WISE衛星的主要科學有效載荷是一台四通道紅外敏感望遠鏡,能掃描整個天空。這台望遠鏡的口徑為40cm,視場完成組裝的衛星為47′,工作在3~25μm紅外波段,其內的1024×1024紅外探測器陣列的探測波長在3.4、4.6、12和22μm處,解析度為6″(在22μm處時為12″)。因此,WISE衛星的紅外探測靈敏度是“宇宙背景探測器”(COBE)衛星的50萬倍,也是“紅外天文衛星”(IRAS)的數百倍,從而有助於揭示行星、恆星及星系的起源,並能繪製一份迄今最清晰的紅外圖譜。由於WISE衛星上望遠鏡的溫度必須保持在-258℃以下,於是設計人員給望遠鏡配備了一台製冷器,這台製冷器設計壽命為10個月,通過固態氫來製冷。

WISE衛星的望遠鏡每隔11s生成一幅天空圖像,每幅圖像所覆蓋的區域相當於月球面積的3倍多。6個月的觀測任務期之後,WISE衛星將收集近150萬幅圖像,從而覆蓋整個天空。WISE衛星所採集的數據和圖像將以每天4次的頻率傳輸到地面。地面技術人員利用這些數據和圖像能構建一幅覆蓋整個天空的圖譜,並列出所有被探測到的天體。

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