美國“寬視場紅外觀測探測者”衛(wèi)星發(fā)射升空

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

1 科學(xué)任務(wù)

由于星際塵埃的阻擋，人類通過可見光觀測到的銀河系恒星數(shù)量只有總數(shù)的百分之幾。而WISE衛(wèi)星攜帶的紅外科學(xué)儀器可以穿透塵埃，觀測到被塵埃遮擋的世界，能繪制出星系的球狀結(jié)構(gòu)。它還能探測星際塵埃發(fā)射出的紅外線，生成星系塵埃的最佳圖譜。太陽系內(nèi)的小行星能將照射其上的絕大部分太陽光吸收，并發(fā)射出中紅外線，因此WISE衛(wèi)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(wèi)星將提供一份年輕恒星及其塵埃盤和與成千上萬顆年老恒星周圍的行星系相關(guān)的碎片盤的完整目錄。WISE衛(wèi)星將發(fā)現(xiàn)宇宙中的極亮紅外星系(ULIRG)，這種星系是由于星系碰撞引起星爆而產(chǎn)生的，絕大多數(shù)ULIRG被塵埃籠罩。此外，WISE衛(wèi)星還將探測和確定被塵埃籠罩的活動星系核(AGN)的數(shù)量，AGN很難被觀測到，目前尚未被可見光或紫外線觀測衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)。WISE衛(wèi)星還能觀測到星系團(tuán)，這將有助于進(jìn)一步研究促使宇宙加速形成的神秘暗能量。

因此，WISE衛(wèi)星的主要科學(xué)目標(biāo)是：①尋找宇宙中最亮的星系；②尋找距離太陽最近的恒星；③探測小行星帶內(nèi)大于3km的小行星；④促進(jìn)從行星碎片盤的演化到星系中恒星形成歷史的更廣泛研究；⑤為“詹姆斯-韋伯”空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）提供重要的源編目。

2 衛(wèi)星概況

WISE衛(wèi)星計(jì)劃是美國航空航天局（NASA）、英國及荷蘭的紅外觀測合作項(xiàng)目，主要由NASA投資。該衛(wèi)星由戈達(dá)德航天飛行中心負(fù)責(zé)研發(fā)，衛(wèi)星平臺由鮑爾宇航技術(shù)公司建造。衛(wèi)星的科學(xué)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理將在加州理工學(xué)院的紅外處理與分析中心進(jìn)行。

紅外和可見光拍攝到的草帽星系

WISE衛(wèi)星質(zhì)量為661kg，采用三軸穩(wěn)定方式，將運(yùn)行在高500km的太陽同步軌道，基線任務(wù)期為7個(gè)月（包括1個(gè)月的校驗(yàn)）。衛(wèi)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(shù)據(jù)存儲量為96Gbyte，當(dāng)衛(wèi)星飛越地球兩極期間，在Ku頻段上通過“跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)”（TDRSS）衛(wèi)星與地面聯(lián)系，每天的數(shù)據(jù)傳輸量為23Gbyte（壓縮數(shù)據(jù)）。

WISE衛(wèi)星的主要科學(xué)有效載荷是一臺四通道紅外敏感望遠(yuǎn)鏡，能掃描整個(gè)天空。這臺望遠(yuǎn)鏡的口徑為40cm，視場為47′，工作在3～25μm紅外波段，其內(nèi)的1024×1024紅外探測器陣列的探測波長在3.4、4.6、12和22μm處，分辨率為6″（在22μm處時(shí)為12″）。因此，WISE衛(wèi)星的紅外探測靈敏度是“宇宙背景探測器”（COBE）衛(wèi)星的50萬倍，也是“紅外天文衛(wèi)星”（IRAS）的數(shù)百倍，從而有助于揭示行星、恒星及星系的起源，并能繪制一份迄今最清晰的紅外圖譜。由于WISE衛(wèi)星上望遠(yuǎn)鏡的溫度必須保持在－258℃以下，于是設(shè)計(jì)人員給望遠(yuǎn)鏡配備了一臺制冷器，這臺制冷器設(shè)計(jì)壽命為10個(gè)月，通過固態(tài)氫來制冷。

WISE衛(wèi)星的望遠(yuǎn)鏡每隔11s生成一幅天空圖像，每幅圖像所覆蓋的區(qū)域相當(dāng)于月球面積的3倍多。6個(gè)月的觀測任務(wù)期之后，WISE衛(wèi)星將收集近150萬幅圖像，從而覆蓋整個(gè)天空。WISE衛(wèi)星所采集的數(shù)據(jù)和圖像將以每天4次的頻率傳輸?shù)降孛妗５孛婕夹g(shù)人員利用這些數(shù)據(jù)和圖像能構(gòu)建一幅覆蓋整個(gè)天空的圖譜，并列出所有被探測到的天體。

WISE衛(wèi)星被放入火箭整流罩

完成組裝的衛(wèi)星

WISE衛(wèi)星的望遠(yuǎn)鏡