美國宇航局公布一項革命性技術，可以同時觀測數百顆恆星和星系

2020-09-24 科學之美

美國宇航局（NASA）的科學家公布了一項革命性技術，用於同時研究數百顆恆星和星系，這是一項最初為NASA詹姆斯·韋伯太空望遠鏡創造的新能力。這項技術被稱為下一代微快門陣列(NGMSA)，將於10月27日在遠紫外羅蘭圓成像和光譜望遠鏡(Fortis)任務中首次飛行。該陣列包括8125個微小的百葉窗，每個百葉窗寬度約為人類頭髮的寬度，這些百葉窗可以根據需要打開和關閉，以聚焦於特定的天體。

在約翰霍普金斯大學教授Stephan McCandliss的帶領下，光譜望遠鏡將從新墨西哥州的白沙飛彈靶場搭乘黑色Brant IX探空火箭發射，以研究恆星形成星系Messier 33（M33）。M33位於距地球約300萬光年的三角星座，是包括我們銀河系和仙女座在內本星系群的第三大成員。馬裡蘭州格林貝爾特美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的科學家馬特·溫室說：

富通公司也需要我們的新微快門技術用於科學研究，從測試平臺中受益，以推進這種設計在太空中的使用，這是一個巨大的協同效應。美國宇航局戈達德太空飛行中心的科學家馬特·溫室和同事Goddard技術專家Mary Li，在NASA戰略天體物理技術(SAT)項目的支持下，正在推進這項技術。

探空火箭任務預計將解決與操作這項新技術相關的廣泛風險，它還將有助於為未來天體物理任務所需的更大陣列奠定基礎。M33是一個螺旋盤狀星系，散布著大量熱恆星團，這些恆星是在過去幾百萬年內從由冷氣體和塵埃組成的坍塌天生雲中出現。為了研究這些在紫外光波長下發射大量光的明亮星團，望遠鏡將首先用成像儀定位最明亮的星團。並且一個動態定位算法將關閉所有微小的快門，除了那些與明亮目標一致的快門。

這將能讓光流向光譜儀，在那裡它將被分解成分量波長，以揭示關於簇及其周圍材料物理條件的細節。微快門技術使科學家能夠一次產生多個光譜，這一能力提高了探空火箭任務(僅提供6分鐘的觀測時間)和大型天基天文臺(可能需要長達一周的時間來觀察遙遠微弱物體，並收集足夠的光線以獲得良好光譜)的生產效率。在寶貴的觀察時間下，一次從多個物體收集光線的能力是至高無上的。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡計劃於2021年發射，將攜帶NASA第一代微快門技術：

四個365x172的微快門陣列，總共25萬個快門，將能使韋伯太空望遠鏡同時獲得數百個物體的光譜。下一代陣列與韋伯太空望遠鏡上的飛行陣列區別在於快門的打開和關閉方式。韋伯的陣列使用一塊大磁鐵掃過百葉窗來激活它們。然而，與所有機械部件一樣，磁鐵佔用空間並增加重量。此外，磁激活陣列不能容易地放大尺寸。因此，這種較舊的技術在支持未來比韋伯更大的太空望遠鏡方面處於劣勢。

為了適應未來的任務，戈達德微快門開發團隊取消了磁鐵，飛行128×64陣列的百葉窗將通過靜電相互作用在富通上打開和關閉。通過對放置在微百葉窗前面的電極施加交流電壓，百葉窗就會打開，為了鎖住所需的百葉窗，在背面的電極上施加直流電壓。如果沒有磁鐵，下一代的尺寸將會大幅增加，而這正是該團隊試圖實現的目標。特別是，Greenhouse和Li正在使用先進的製造技術來創建一個更大，840×420的陣列，配備352800個微百葉窗，極大地增加了儀器的視野。

其他科學也會受益

下一代天體物理學任務並不是無磁陣列的唯一潛在受益者，例如太陽物理學家莎拉·瓊斯正在考慮在探空火箭任務中採用強子型陣列，這項任務被稱為「極光微爆降水損失」，簡稱LAMP。LAMP將首次直接測量在脈動極光中發生的微爆，彩色光顯示在地球上空100km的磁極周圍形成一個環形。這項技術還可以極大地幫助科學家更好地了解太陽對地球的影響，通過一次打開一個快門，可以測量地球上層大氣中的粒子速度，並確定上層大氣的風吹向哪個方向。科學家們對獲得這些測量數據很感興趣，因為這些風會對低地球軌道衛星產生大氣阻力

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心

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