下一代天文望远镜及巡天任务(上)

对国际上已完成的光学/红外天文望远镜进行了回顾和总结,详细论述了正在研制建设的下一代天文望远镜,主要包括科学目的、光学结构、搭载仪器、性能参数等。分析了下一代天文望远镜的技术特点、发展趋势。借鉴国外在计划制定、工程应用等方面的经验,结合中国实际提出几点思考和建议。     

中国科学院院士崔向群:我国应发展极大光学/红外望远镜

在天文研究领域,大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)与一位女科学家的名字连在一起——中国科学院院士崔向群。近日,在第28届国际天文学联合会大会召开前夕,《中国科学报》记者在国家天文台见到了崔向群。崔向群认为,在大型天文仪器研究领域,中国人应该有充分的自信,走自主研发的道路,大力发展极大光学/红外望远镜。崔向群告诉《中国科学报》记者,已建成的LAMOST、南极的AST3和将建的KDUST都是巡天望远镜。我国重视巡天无疑是非常正确的,但与美国和欧洲相比,他们不仅有巡天的望远镜,也有很多精     

全反射红外物镜

对各类三反射面红外物镜的设计及性能进行了论述。结果表明该类反射式物镜成象质量好，达到或接近衍射限，完全适应于３－５μｍ和８－１２μｍ波红外成象，该类红外物镜目前已有徐英国最大的天文望远镜ＵＫＩＲＴ光民象仪的红外物镜。     

红外星表在地基红外辐射测量系统中的应用

国内已知的红外星库数量有限,辐射照度、覆盖波段范围小,分布密集度低,无法满足现有地基红外辐射测量系统天文标定的需要。根据系统的探测波段考察并选取IRAS、2MASS、WISE、AKARI 4个全空域巡天计划及其生成的红外星表。综合考虑大气弥散、大气衰减的影响,分析计算系统在短波红外1~3 m、中波红外3~5 m、长波红外8~10 m的极限探测能力及在对应点源星表中的最低可探测的星等。搜索选取可供系统观测的恒星,结果显示在短波选取4 599个恒星目标,中波选取125个恒星目标,长波选取1个恒星目标,为我国现有地基红外辐射测量系统天文标定及红外星表进一步应用提供理论依据。     

下一代天文望远镜及巡天任务(下)

对国际上已完成的光学/红外天文望远镜进行了回顾和总结,详细论述分析了正在研制建设的下一代天文望远镜,主要包括科学目的、光学结构、搭载仪器、性能参数等。重点对下一代天文望远镜的光学设计/口径、站址/轨道进行了总结归纳,其在地基/天基协作观测、器件模块化通用化、观测结果大数据分享等方面展示了自身的技术特点和发展趋势。借鉴国外经验,结合我国实际情况可形成自身优势特色领域。同时在长期规划制定、开放民间资本等方面提出几点思考和建议。     

SDI关键技术之一——红外焦平面阵列及其发展

本文首先介绍了美国战略防御计划对红外探测系统的要求,指出现有的红外扫描系统不能满足战略防御任务的需要,必须采用红外焦平面阵列。然后介绍了红外焦平面阵列的优点及目前的进展,强调了红外焦平面技术已成为战略防御计划的关键技术之一。     

机载激光红外对抗的现状和发展趋势

评述了红外探测器和红外导弹的发展,讨论和分析了激光红外对抗系统的原理,组成,关键技术及取得的重大进展。还介绍了美国定向红外干扰计划和最近进行的演示试验,最后得出了几点结论。     

美国定向红外干扰技术

概述了美国定向红外干扰技术的原理、特点，并较为详细地介绍了美国定向红外干扰技术的发展过程、研制计划以及在军事上的应用，最后指出了美国定向红外干扰技术的发展趋势。     

新一代天文望远镜镜片磨制成功令人叹为观止

据国外媒体报道，下一代天文望远镜詹姆斯·韦伯天文望远镜的重要组成部分——天文望远镜镜片第一组已经磨制成功。按照计划，詹姆斯·韦伯天文望远镜将于2014年研发完毕。届时，詹姆斯·韦伯天文望远镜将替代哈勃天文望远镜成为世界上最棒的“天文望远镜”。     

舰载红外搜索和跟踪系统发展述评

论述了舰载红外搜索和跟踪系统的地位、作用及发展状况，重点介绍新一代系统的技术特点，最后简介了一些国家的研制计划。     

Telescope illumination and beam measurements for submillimeter astronomy

Submillimeter receivers which operate in the highest frequency atmospheric windows must still be mounted on large infrared and optical telescopes. Finding the optimum submillimeter wave illumination for these large telescopes is simplified by their effectively perfect optical surfaces and long focal lengths, but is complicated by telescope optics which have been optimized for non-tapered beams. In order to determine the effects of changing illumination edge taper, we calculated idealized aperture and beam efficiencies for telescopes which are used for submillimeter astronomical observations. The optimum illumination edge taper for the large infrared telescopes is near 10 dB, somewhat less than for classical radio telescopes, and is not very critical as long as it is between 10 and 13 dB. We also present an accurate method for measuring the sizes of, and deviations from, Gaussian beam pattern distributions by using astronomical sources which have sizes comparable with the beam.     

ASTER Level-1 data processing algorithm

The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) is an advanced multispectral imager with high spatial, spectral, and radiometric performance built for the EOS-AM1 polar orbiting spacecraft. ASTER covers a wide spectral region from visible to thermal infrared with 14 spectral bands. To meet this wide spectral coverage, ASTER has three optical-sensing subsystems: visible and near-infrared (VNIR), shortwave infrared (SWIR), and thermal infrared (TIR). In addition, the VNIR subsystem has two telescopes (nadir and backward telescopes) for stereo data acquisition. This ASTER instrument configuration with multitelescopes requires highly refined ground processing for the generation of Level-1 data products that are radiometrically calibrated and geometrically corrected. The algorithm developed for the ASTER Level-1 data processing is described     

多波段冷光学红外成像终端研制

针对目前地基空间探测红外成像系统对高灵敏度、高探测能力及信噪比的要求,对地基冷光学红外成像技术进行了研究,包括红外杜瓦冷却系统内部辐射抑制、系统终端快速制冷、低温红外探测器的研制、低温冷光学系统设计装调等关键技术。在各项系统技术突破的基础上,研制出一套相对孔径1:10、分辨率320256、兼容中波3~5 m和长波8~10 m波段的冷光学红外成像终端。系统终端实现制冷温度最低至42 K,真空度10-5 Pa量级。将终端与1.23 m口径地基望远镜对接,对月亮和红外标准星观测具有良好的成像效果。该系统的研究为地基大口径冷光学红外探测技术提供参考。     

制冷技术在空间红外光学系统中的应用及其发展趋势

以制冷技术在空间红外望远镜中的应用作为出发点,详细分析了目前国外最先进的三个空间红外望远镜(SIRFT、ASTRO-F、WISE)的红外光学系统所采用的制冷方式和关键技术,论述了制冷技术对空间红外光学系统的重要性及其发展趋势.通过对不同制冷方式进行优缺点分析和可行性论证,得出了发展我国空间红外光学系统制冷技术的必要性与...     

空间红外望远镜无热化支撑结构形式综述

空间红外望远镜的成像质量依赖着低温深冷的环境。在这种环境下,对反射镜的结构及其支撑结构都提出了严格的要求。介绍了当前国内外望远镜的被动支撑结构(如bipod、hexapod和whiffle tree结构),然后对国内外望远镜的主动支撑结构形式和促动器的原理进行了分析说明。通过对国内外望远镜主、被动支撑结构的分析,对二者进行了对比,并指出了它们的优缺点以及各自适用的领域。提出了两种实现无热化支撑结构的方法：对于拼接式望远镜,采用whiffle tree结构和促动器的组合支撑形式;对于单块式望远镜,采用whiffle tree结构和A frame结构并搭配促动器的支撑形式。     

大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。     

The UCB/MPE cassegrain submillimeter heterodyne spectrometer

The UCB/MPE Submillimeter Heterodyne Spectrometer is a system for ascronomical spectroscopy in the high-frequency atmospheric windows from 500 to 1000 GHz. It contains a molecular laser local oscillator, a cooled Schottky open structure mixer, a quasi-optical coupling system, and an acousto-optical spectrometer. The compact receiver mounts at the Cassegrain focus of large infrared astronomical telescopes. The receiver noise temperature on the telescope is approximately 3500 K (DSB) during observations of the CO J=7→6 line at 806.652 GHz. The spectrometer's frequency resolution and instantaneous bandwidth (<2 MHz resolution across 1.1 GHz) are well suited for observations of molecular emission lines from a variety of astronomical sources.