歐空局“歐幾里得”空間望遠鏡在其發(fā)射之旅中達到了另一個里程碑，歐幾里得望遠鏡的兩臺儀器現(xiàn)在已經(jīng)建成并進行了全面測試。

這些已經(jīng)交付給位于法國圖盧茲的空中客車防務(wù)和太空公司，在那里它們正在與望遠鏡集成，以形成任務(wù)的有效載荷模塊。歐幾里得望遠鏡由一個1.2米長的鏡面望遠鏡組成，它被設(shè)計成同時工作在可見光和近紅外波段。

歐幾里得望遠鏡將從遙遠的宇宙物體收集光線，并將其傳送到兩臺儀器中?？梢姽鈨x器(VIS)和近紅外光譜儀和光度計(NISP)將并行運行，同時記錄望遠鏡看向的天空任何部分數(shù)據(jù)。歐幾里得望遠鏡將測量超過10億個星系的形狀，以及超過三分之一天空中數(shù)千萬個星系的精確紅移，紅移是宇宙膨脹引起的一種效應(yīng)，宇宙膨脹拉長了遙遠星系發(fā)出光的波長。

星系距離越遠，其紅移就越極端越明顯，歐幾里得望遠鏡觀測中的星系，將跨越100億年的宇宙歷史，使科學家能夠研究被認為主導宇宙的神秘暗物質(zhì)和暗能量?？梢姽鈨x器(VIS)將通過盡可能拍攝最好的遙遠星系圖像來處理星系形狀的精確測量。為此，該儀器使用了36個CCD，每個CCD包含4000像素乘以4000像素，這使得探測器的總像素約為6億像素。

不僅僅是6億像素

英國倫敦大學學院穆拉德空間科學實驗室VIS儀器負責人、教授馬克·克羅珀(Mark Cropper)表示：十幾年來，可見光儀器(VIS)的設(shè)計、開發(fā)、制造、測試和校準符合嚴格的規(guī)范，這是一個挑戰(zhàn)。對可見光儀器(VIS)團隊將這個項目推向高潮所取得的成就感到非常自豪，最終的表現(xiàn)超出了預(yù)期，這是對他們的專業(yè)知識、奉獻精神和專業(yè)精神的贊揚。

不僅像素數(shù)量令人印象深刻，該儀器還將在長時間的集成時間內(nèi)，在廣泛波長范圍內(nèi)提供最佳的微光靈敏度。歐空局可見光儀器(VIS)有效載荷工程師亞歷克斯·肖特(Alex Short)說：這些是非常特殊的CCD，它們是多年來專門為歐幾里得望遠鏡開發(fā)的。另一臺光度計(NISP)儀器致力于對星系進行光譜測量，這涉及到將光分成單獨的波長，這樣就可以推斷出紅移。

這一特性使宇宙學家可以估計到該星系的距離，并將使歐幾里得望遠鏡數(shù)據(jù)成為有史以來對宇宙進行最大規(guī)模、最準確的三維（3D）觀測。來自法國馬賽CNES和天體物理實驗室光度計(NISP)儀器項目經(jīng)理Thierry Maciaszek說：國際光度計(NISP)團隊和支持行業(yè)為設(shè)計、開發(fā)和測試這臺具有挑戰(zhàn)性的儀器，做出了令人難以置信的工作。然而，這并不是故事的結(jié)束，因為許多主要活動都需要與光度計(NISP)在衛(wèi)星層面上完成。

最優(yōu)陶瓷但具挑戰(zhàn)

開發(fā)團隊正在焦急地等待飛行中的第一縷曙光，展示出色的觀測能力。光度計(NISP)探測器將具有紅外儀器有史以來在太空飛行的最大視野。歐空局任務(wù)系統(tǒng)和光度計(NISP)儀器工程師托拜厄斯·博恩克(Tobias Boenke)說：光學設(shè)備的質(zhì)量令人驚嘆。實現(xiàn)歐幾里得望遠鏡超乎尋常的光學精度一個關(guān)鍵因素是：在該項目歷史早期就做出了用碳化硅建造整個有效載荷模塊的決定。

歐空局率先使用這種材料制造赫歇爾太空望遠鏡。在歐空局蓋亞衛(wèi)星任務(wù)中，航天器子系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)安裝在碳化硅框架上。在歐幾里得望遠鏡上，這種材料已經(jīng)被用于儀器和望遠鏡。金屬會隨著溫度的變化而膨脹和收縮，從而降低光學系統(tǒng)聚焦光線的能力，而碳化硅對這種溫度變化非常穩(wěn)定。但使用這種化合物也帶來了挑戰(zhàn)，碳化硅是一種陶瓷，比金屬脆得多。

因為能夠用這種材料制造儀器，并確保它們在發(fā)射過程中不會損壞，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。與可見光儀器(VIS)一樣，光度計(NISP)也使用專門設(shè)計的最先進探測器來記錄來自遙遠恒星和星系的微弱光線。與可見光儀器(VIS)不同，光度計(NISP)也可以在光譜模式下運行。探測器可在低溫-180°C下進行工作，可提供超低噪聲和高靈敏度，記錄這些“光譜”并將其轉(zhuǎn)換為微小的電子信號。然后，這些信號可以被放大并精確測量，以提供光度和光譜紅移。

推向極限性能

這些儀器將接收歐幾里德望遠鏡發(fā)收集的光，望遠鏡已經(jīng)在圖盧茲的空中客車公司組裝完畢。和儀器一樣，它也是由碳化硅制成，在所有意義上都是一種最先進的結(jié)構(gòu)。歐空局任務(wù)性能與光學系統(tǒng)工程師路易斯·米格爾·加斯帕·維納西奧表示：我們正在將所有制造水平推向極限。望遠鏡后面有一個特殊的部件，叫做二色鏡，它將收集到的光分開，并將可見光波長轉(zhuǎn)移到可見光，將紅外波長轉(zhuǎn)移到光度計(NISP)。

當來自可見光儀器(VIS)和光度計(NISP)的信息結(jié)合在一起時，科學家們將能夠推斷出宇宙大規(guī)模分布的星系結(jié)構(gòu)，在整個宇宙歷史上是如何建立起來的。這將幫助天文學家確定這些結(jié)構(gòu)的增長速度，為宇宙中暗物質(zhì)和暗能量的性質(zhì)和數(shù)量提供強有力的約束?，F(xiàn)在這些儀器已經(jīng)交付給空中客車公司，它們將首先與望遠鏡集成，然后與有效載荷模塊的其余部分集成，走到這一步是一段漫長的旅程。

歐幾里得望遠鏡在經(jīng)歷了近五年的研究后，于2011年被選中實施。雖然前面還有很多艱苦的工作和測試，但儀器和望遠鏡的交付意味著航天器可以真正開始組裝起來。歐幾里得望遠鏡終于不再僅僅是紙了，它是一件很棒的硬件，在某種程度上很美。未來集成有效載荷模塊將持續(xù)幾個月，因為這是一項艱苦的工作，將所有東西用螺栓固定在一起，精確對準，并進行電子校準。

組裝和發(fā)射準備

儀器的控制單元已經(jīng)機械和電氣集成到有效載荷模塊，這些測試已經(jīng)證實，這些儀器可以由航天器正常供電，可以與機載計算機通信，并可以將科學數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛?，然后通過航天器天線下載到地面。一旦歐幾里得望遠鏡與有效載荷模塊的其余部分集成在一起，它將被運往比利時列日空間中心，在一個可以盡可能模擬太空和地球條件的熱真空室中進行“端到端”測試，這項測試計劃在2021年2月和3月進行。

一旦測試表明一切工作正常，有效載荷模塊將被運往位于意大利都靈的主承包商泰利斯·阿萊尼亞太空公司(TAS)，TAS一直在建造服務(wù)艙，其中包含電力、推進和通信等基本系統(tǒng)。服務(wù)艙的主要結(jié)構(gòu)現(xiàn)在已經(jīng)通過了結(jié)構(gòu)和熱測試，現(xiàn)在已經(jīng)準備好在里面集成各種系統(tǒng)。助教將首先鋪設(shè)推進系統(tǒng)的管道，并鋪設(shè)其他分布式系統(tǒng)的電纜。飛行電子設(shè)備，包括計算機、動力裝置和姿態(tài)控制裝置，已經(jīng)安裝在它們自己的結(jié)構(gòu)板上，現(xiàn)在將安裝在主結(jié)構(gòu)內(nèi)。

整合工作將于今年第三季度完成，屆時將進行測試。然后，美國宇航局（NASA）將把有效載荷模塊和服務(wù)模塊整合在一起，形成最終完成的航天器。然后，另一輪測試將確保一切正常工作，在這一點上，航天器基本上完成了，并準備發(fā)射。目前計劃于2022年下半年從歐洲航天港法屬圭亞那的庫魯發(fā)射，不得不說又一架舉世聞名的空間望遠鏡將問世，讓我們期待和祝福一切順利吧！

博科園｜研究/來自：歐空局ESA

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