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1 米月基光学巡天望远镜

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

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  1. 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

  2. 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。

  3. 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 • …

  4. 一些月基望远镜方案

  5. 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。

  6. 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。

  7. 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。

  8. 几种可考虑的反射望远镜光学系统

  9. 光学系统概念图

  10. 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。

  11. 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。

  12. 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

  13. 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

  14. 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。

  15. 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

  16. 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。

  17. 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。

  18. 谢 谢！

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