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1 米月基光学巡天望远镜

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1 米月基光学巡天望远镜. II. 技术方案 上海天文台 朱能鸿 陈欣扬 侯金良 陶 隽 2005. 月球上进行天文观测的主要优点. 月球处于真空环境,没有大气湍流的影响; 磁场很弱,无电离层,尤其是背向地球一面不会受地球无线电波干扰; 热稳定性好,低温环境,夜晚达到 60°K ; 稳定的固体地面,月震活动较低; 月球自转速度约 0.5"/s ,所以成像设备可以有很长的露光时间,适宜进行深场探测。. 一些月基望远镜方案. 20m 液体单镜面月球南极点深场红外望远镜 16m 拼接镜面月球望远镜( LLT ) 1m 超轻质量自动化月球望远镜

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1米月基光学巡天望远镜

II.技术方案

上海天文台

朱能鸿 陈欣扬

侯金良 陶 隽

2005

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月球上进行天文观测的主要优点
  • 月球处于真空环境,没有大气湍流的影响;
  • 磁场很弱,无电离层,尤其是背向地球一面不会受地球无线电波干扰;
  • 热稳定性好,低温环境,夜晚达到60°K;
  • 稳定的固体地面,月震活动较低;
  • 月球自转速度约0.5"/s,所以成像设备可以有很长的露光时间,适宜进行深场探测。
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一些月基望远镜方案
  • 20m液体单镜面月球南极点深场红外望远镜
  • 16m拼接镜面月球望远镜(LLT)
  • 1m超轻质量自动化月球望远镜
  • 1m紫外巡天望远镜
  • 月球天顶大视场成像干涉仪
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我国建造月球望远镜的现实意义
  • 我国实施的探月工程将会在月球表面放置各种波段的天文观测仪器。如果能将一架研制成本合理、并且火箭运载能力和容积允许的光学望远镜放到月面上,则会有力促进我国天文仪器技术发展。
  • 是中国天文实现空间观测一次难得的机会,有着极其重要的天文价值。
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月基光学望远镜的技术要求
  • 能长时间露光时间,满足深场巡天观测的要求。
  • 设计上要求重量和体积的优化,重量尽可能轻、体积尽可能小以利于火箭发射,并使其在月球上工作时的功耗低。
  • 完全自动化配置和运行,驱动方式最简单。
  • 观测和图象数据传输的高可靠性。
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光学巡天望远镜的设想

光学系统

卡塞格林R-C系统+象场改正镜形式,其主要特点是可以有较短的镜筒长度。

系统焦距7446mm。

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视场与CCD的选择

望远镜的视场取决于CCD的尺寸,如用4096×4096像素的CCD(像素尺寸0.01mm),则望远镜的视场2ω=40.96/7446×206265=18´.9。如果光学系统的像质能在30´视场内得到满足,则可采用拼接4块CCD作为接收器,这样可以提高巡天的效率。

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机架形式
  • 地平式装置。
  • 高度轴可直接驱动。
  • 采用碳纤维等轻重量材料。
  • 无镜筒,桁架结构。
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控制系统
  • 漂移扫描控制系统
  • CCD转动控制
  • 滤光片控制
  • 自动调焦
  • 高度轴的转动控制
  • 数据和图像传输。

工作方式

  • 时间延迟(TDI)漂移扫描模式
  • 高度驱动模式
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关键技术进展
  • 镜面研制从轻质量到超轻质量
  • 月面环境中的望远镜支承元件
  • 抗辐射的成像器件
600mm afrl
600mm轻质量球面镜面(AFRL)
  • 超低膨胀玻璃(ULE)
  • 前后薄板、中间蜂窝型核的三明治结构,低温熔融加工。
  • 面密度≤15Kg/m2,
  • 镜面厚度约42mm
  • 面形精度RMS值优于10nm。
900mm nasa gsfc
900mm超轻质量镜面(NASA/GSFC)
  • 石墨纤维氢酸盐树脂
  • 复制光学(Replica Optics)技术加工
  • 面密度2 Kg/m2
  • 面形精度λ/20
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混合超导磁性轴承(HSMB)

高温超导材料为钇钡铜氧化物(YBCO),其临界温度是95°K,适合月球的低温状态。轴承两端是极性相对的永磁体,通过相互产生的斥力对轴向载荷支持。轴承中间的超导体保持了磁性轴承稳定性。

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抗宇宙射线和太阳耀斑辐射的成像器件
  • 抗辐射CCD
  • 电荷注入器件(CID)

CID优点:

  • 电荷读出后并不被破坏,仍然可以保留,这样可以增大露光时间,实现多帧累积;
  • 门电路采用PMOS结构,能有效减少辐射对探测的影响;
  • 光谱响应范围宽;
  • 每个像素可以单独访问,可以定制读出阵列中的部分区域,从而提高帧传输率。
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