美国“宽视场红外观测探测者”卫星发射升空

2010-08-14曲向芳,刘爱莲

国际太空 2010年1期

□□2009年12月14日，“宽视场红外观测探测者”（WISE）卫星由德尔他－2火箭从范登堡空军基地发射升空。该卫星将对太阳系、银河系和宇宙进行全面的了解，研究的天体包括最冷和最暗的恒星、最亮的星系及小行星。

1 科学任务

由于星际尘埃的阻挡，人类通过可见光观测到的银河系恒星数量只有总数的百分之几。而WISE卫星携带的红外科学仪器可以穿透尘埃，观测到被尘埃遮挡的世界，能绘制出星系的球状结构。它还能探测星际尘埃发射出的红外线，生成星系尘埃的最佳图谱。太阳系内的小行星能将照射其上的绝大部分太阳光吸收，并发射出中红外线，因此WISE卫星将测量10万多颗小行星的直径。

在太阳系以外的宇宙，WISE卫星将提供一份年轻恒星及其尘埃盘和与成千上万颗年老恒星周围的行星系相关的碎片盘的完整目录。WISE卫星将发现宇宙中的极亮红外星系(ULIRG)，这种星系是由于星系碰撞引起星爆而产生的，绝大多数ULIRG被尘埃笼罩。此外，WISE卫星还将探测和确定被尘埃笼罩的活动星系核(AGN)的数量，AGN很难被观测到，目前尚未被可见光或紫外线观测卫星发现。WISE卫星还能观测到星系团，这将有助于进一步研究促使宇宙加速形成的神秘暗能量。

因此，WISE卫星的主要科学目标是：①寻找宇宙中最亮的星系；②寻找距离太阳最近的恒星；③探测小行星带内大于3km的小行星；④促进从行星碎片盘的演化到星系中恒星形成历史的更广泛研究；⑤为“詹姆斯-韦伯”空间望远镜（JWST）提供重要的源编目。

2 卫星概况

WISE卫星计划是美国航空航天局（NASA）、英国及荷兰的红外观测合作项目，主要由NASA投资。该卫星由戈达德航天飞行中心负责研发，卫星平台由鲍尔宇航技术公司建造。卫星的科学运行和数据处理将在加州理工学院的红外处理与分析中心进行。

红外和可见光拍摄到的草帽星系

WISE卫星质量为661kg，采用三轴稳定方式，将运行在高500km的太阳同步轨道，基线任务期为7个月（包括1个月的校验）。卫星的2.4m×2.4m太阳电池阵提供电能，在轨平均功率为301W。星上数据存储量为96Gbyte，当卫星飞越地球两极期间，在Ku频段上通过“跟踪和数据中继卫星系统”（TDRSS）卫星与地面联系，每天的数据传输量为23Gbyte（压缩数据）。

WISE卫星的主要科学有效载荷是一台四通道红外敏感望远镜，能扫描整个天空。这台望远镜的口径为40cm，视场为47′，工作在3～25μm红外波段，其内的1024×1024红外探测器阵列的探测波长在3.4、4.6、12和22μm处，分辨率为6″（在22μm处时为12″）。因此，WISE卫星的红外探测灵敏度是“宇宙背景探测器”（COBE）卫星的50万倍，也是“红外天文卫星”（IRAS）的数百倍，从而有助于揭示行星、恒星及星系的起源，并能绘制一份迄今最清晰的红外图谱。由于WISE卫星上望远镜的温度必须保持在－258℃以下，于是设计人员给望远镜配备了一台制冷器，这台制冷器设计寿命为10个月，通过固态氢来制冷。

WISE卫星的望远镜每隔11s生成一幅天空图像，每幅图像所覆盖的区域相当于月球面积的3倍多。6个月的观测任务期之后，WISE卫星将收集近150万幅图像，从而覆盖整个天空。WISE卫星所采集的数据和图像将以每天4次的频率传输到地面。地面技术人员利用这些数据和图像能构建一幅覆盖整个天空的图谱，并列出所有被探测到的天体。