红外望远镜

2月28日，记者从中国极地研究中心获悉，我国首台近红外望远镜在南极昆仑站成功运行。中国第40次南极科学考察队利用该望远镜开展了近红外天文观测以及近地空间环境全时段监测实验。研究人员利用我国自主研制的近红外天文望远镜，成功测定了昆仑站全天空的近红外天光背景亮度等关键数据，为昆仑站开展全年天文和空间观测提供了坚实基础。经过近两个月的运行表明，该望远镜达到设计要求，满足极寒气温、无人值守等严酷环境指标。接下来，科研人员将远程遥控望远镜在无人值守的南极昆仑站开展宇宙和空间观测。在南极最高点建设天文观测阵列中国极地研究中心研究员姜鹏介绍，国际上公认的南极科学高点有4个：南极点、南极的磁点、南极的冰点、南极冰盖最高点。中国南极科考队从1996年开始先后组织开展了6次内陆科学考察，终于在2005年实现人类首次从地面登顶最高点冰穹A，并于2009年在冰穹A建立首个南极内陆考察站——昆仑站。“冰穹A地区，不仅大气稀薄洁净、没有光污染，而且每年有长达6个月的极夜，是地球上最佳的天文观测台址。”姜鹏说。“此次投入使用的近红外天文望远镜，可以承受零下80摄氏度的极寒气温，并且无惧‘地吹雪’对设备的干扰。”负责装备研发的中国科学院南京天文光学技术研究所望远镜新技术研究室副主任李正阳研究员说。为确保望远镜在环境恶劣的南极地区稳定运行，他们在南京建造了一个零下80摄氏度的实验室。“南极地区有时会突然刮起大风，扬起‘地吹雪’，造成设备卡死。”李正阳说，该望远镜应用了自主研发的耐低温光学镜筒、全密封直接驱动电机关键技术，显著提升了设备的极端环境适应能力。我国在南半球部署天文望远镜，有助于开展全面、持续的观测活动。近年来，依托昆仑站，中国科学院与中国极地研究中心合作研制了多台套天文观测设备，其中包括参与人类历史上首次探测到引力波光学对应体全球联测工作的南极巡天望远镜（AST3-2）等。春分过后，南极将进入极夜，无人值守的近红外望远镜将通过远程控制与南极巡天望远镜AST3-2协同开展时域天文学观测，填补昆仑站近红外观测空白。未来，太赫兹望远镜也将进驻昆仑站，进一步拓展南极天文观测波段。与“爱因斯坦探针”携手探秘宇宙“我们肉眼可见的光，只是天体辐射电磁波里很小的一段，红外望远镜是天文观测的重要手段之一。”姜鹏说，红外波段观测为科学家探究宇宙、星系、恒星的形成与演化，了解暗物质与暗能量，寻找地外生命迹象等发挥了重要作用。姜鹏介绍，地球大气也会产生红外辐射对观测天体产生影响，气温越低大气红外辐射越弱，因此南极地区的极寒天气能够较好地抑制天空红外背景噪声。李正阳介绍，长期以来，我国在红外天文望远镜领域相对薄弱，此次投入运行的近红外望远镜波长在1.1—1.4微米，是最接近可见光的波段。根据科研计划，无人值守期间，近红外天文望远镜将锁定几个特定区域进行持续观测，并及时跟踪观测宇宙中的爆发天体。今年1月9日，我国成功将爱因斯坦探针卫星送入太空。该卫星主要科学目标涉及黑洞、引力波等爱因斯坦相对论的重要预言，因此取名为“爱因斯坦探针”。姜鹏告诉记者，宇宙中的爆发现象是目前国际天文研究的前沿热点，爱因斯坦探针卫星的一个重要任务，就是通过在X射线波段探测宇宙中的爆发现象。“我们将发挥红外波段和南极区域优势，与爱因斯坦探针卫星合作观测宇宙中的爆发现象。”姜鹏说。

在天文研究领域，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)与一位女科学家的名字连在一起——中国科学院院士崔向群。　　近日，在第28届国际天文学联合会大会召开前夕，《中国科学报》记者在国家天文台见到了崔向群。　　崔向群认为，在大型天文仪器研究领域，中国人应该有充分的自信，走自主研发的道路，大力发展极大光学/红外望远镜。　　崔向群告诉《中国科学报》记者，已建成的LAMOST、南极的AST3和将建的KDUST都是巡天望远镜。我国重视巡天无疑是非常正确的，但与美国和欧洲相比，他们不仅有巡天的望远镜，也有很多精测的望远镜。　　“中国拥有一架精测的大望远镜是当前最重要的事。建造30米级望远镜不仅对我国天文学的发展有极重要的意义，而且对望远镜技术和相关高技术的发展也有极重要的意义。”　　首先是30米级望远镜对我国的天文学研究将起到巨大的推动作用。用美国30米望远镜计划(TMT)的话可以简单地说明：波长0.8微米以上通过自适应光学获得的图像，分辨率、集光量比目前的地面望远镜大得多，也将超过10米以下大口径的空间望远镜，而红外是研究早期宇宙最重要的波段。30米级的极大口径望远镜是通用型的望远镜，除了满足已知的科学目标外，还将有很大的各种新发现的余地。　　其次，要瞄准国际前沿，保持与西方发达国家相同的水平。目前世界上已有14架8～10米的望远镜，如果下一步我们也造一架同样的望远镜，等10年后造出来的时候，已经落后国际上20～30年了，而且那时8～10米的望远镜对前沿研究来说又显得太小了。“LAMOST研制成功，使我国实现了跨越式的进展。如果我们原地踏步，10年后我们就又落后了!”　　再次，是我们已经拥有了技术上的可能性。“LAMOST从工程规模上讲是一架8～10米级的望远镜，通过它的研制，我们已经创造性地掌握了极大望远镜的关键技术——主动光学，中国已有能力研制30米级的极大望远镜。”　　崔向群认为，望远镜核心技术的发展是不可能完全依靠国际合作的。一个典型的例子是，尽管欧洲与美国非常友好，但欧洲南方天文台就是欧洲为了发展天文学、与美国竞争而建立的。欧南台建立之初就建造了3.6米望远镜，到上世纪80年代后期又建造了4架8米VLT，与美国的两架10米Keck望远镜相竞争。现在欧洲又提出超过美国的39米地面光学/红外望远镜的计划，他们的道路值得我们学习。　　同时，我国已经具备了相应的经济实力。以中国为主建造30米级的望远镜约需50亿元人民币，我国只要能投入25亿元，就可以寻找国际合作伙伴了。如果经费紧张，也可考虑建造一架约20米的大望远镜，造价可降低一半，到2020年建成后将是国际上4架30米级(20～40米)望远镜之一。　　至于30米望远镜的台址建在何处，崔向群早已作了考虑。她认为，我国西部有可能找到30米望远镜的台址。还有一种方式是通过国际合作将望远镜放到有优良台址的国家。　　LAMOST项目的成功，使崔向群相信中国人有能力在天文仪器上走出一条自主创新的道路。“长期以来，我们习惯了什么东西一定要外国人先有了我们才能有，其实大可不必。学术界对自己目前已有的好东西要肯定，对自己已有的能力要承认，不能盲目地认为中国人什么都不行，只能靠西方国家发展或总是跟在西方国家后面发展。当然我们也不能盲目自大。”　　崔向群说，天文学是基础学科，在任何国家要政府投钱相对都不是很容易，那就要求我们必须用最少的钱做出最多、最好的事。“靠什么?靠clever(聪明才智)。”天文学和其他学科一样，要走以我为主的发展道路，“现在极大望远镜最重要的技术——主动光学技术已经解决了，通过成功研制LAMOST，我们已站在与发达国家同一个起跑线上，下一步的目标应该是趁热打铁不停步，把30米级极大光学/红外望远镜的工作推动起来”。　　崔向群也希望这次的国际天文学联合会大会能够对中国天文学发展起到应有的促进作用，“中国天文学会已经成立90年了，加入国际天文学联合会也已77年，这是第一次在中国开会，我们要把握这次机会”。

据新华社洛杉矶7月17日电 美国航天局喷气推进实验室17日宣布，去年12月升空的红外太空望远镜“广角红外测量探测器”当天完成了为期7个月的首次宇宙全面观测。　　该实验室称，在这次观测中，“广角红外测量探测器”发现了2.5万颗此前未知的小行星，其中95%的小行星为近地小行星。幸运的是，在可预见的未来，没有一颗小行星会对地球形成威胁。　　此外，该探测器还发现了15颗彗星，以及一个距地球100多亿光年、由其他星系碰撞后形成的超亮星系，同时还观察了数百个恒星体，并对其中20个的存在状态进行了确认。　　负责该项目的喷气推进实验室科学家艾森哈特说，“广角红外测量探测器”对宇宙进行了全方位的观测，不管是近地物体还是正在形成的星系，探测器都不会放过。　　按计划，在未来3个月内，该探测器将再次对宇宙进行观测，以发现更多隐藏的小行星、恒星和星系，从而补充更多的数据，帮助科学家进一步探究宇宙的奥秘。　　哈佛大学小行星中心天文学家斯帕尔说，“广角红外测量探测器”发现的近地小行星的平均体积要大于其他天文望远镜发现的小行星，科学家将根据新的发现来判断这些小行星是否会给地球带来潜在威胁。　　“广角红外测量探测器”于2009年12月14日发射升空，其主要任务是扫描探测宇宙，“挖掘”此前未知的小行星和彗星等。

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11月19日，三十米望远镜(TMT)红外成像光谱仪(IRIS)国际合作项目在美国帕萨迪那市(Pasadena, CA)三十米望远镜国际天文台(TIO)总部顺利通过初步设计方案评审(PDR-1)。　　红外成像光谱仪(IRIS)是三十米望远镜(TMT)计划的三台首光仪器之一，是一台兼具近红外(0.84-2.4um)积分视场光谱观测和宽视场成像的天文精密仪器，包括波前探测器(OIWFS)、宽视场相机(Imager)、微透镜阵积分视场光谱仪(Lenslet IFS)和像切分器积分视场光谱仪(Slicer IFS)。项目主要由加州大学洛杉矶分校(UCLA)、加州理工学院(Caltech)、加拿大国家研究委员会(NRC)、日本国立天文台(NAOJ)和中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所(NIAOT)等国际科研机构共同承担。　　南京天文光学技术研究所于2013年9月派遣副研究员张凯前往加州理工学院(Caltech)，以中科院公派访问学者身份参与IRIS设计工作，在初步设计阶段担任像切分器积分视场光谱仪(Slicer IFS)的光学设计负责人，完成了前置光路(Pre-Optics)、像切分器(Image slicer)、离轴三反准直系统(TMA Collimator)等的设计工作。　　IRIS初步设计阶段(PDP-1)历时3年(2013 -2016)，团队对仪器设计方案进行了重大修改。仪器光学布局从科学相机与光谱仪并行设置修改为串行连接，科学相机作为光谱仪的前置中继系统。成像视场增至34”x34”，光谱视场移至成像视场中心(最大视场4.4”x2.25”)，以牺牲成像部分中心视场为代价增强光谱观测精度。三个科学仪器的光学系统由透射式改为以离轴三反为主的反射式结构，力求简化光学布局，减少色差，保证仪器性能的一致性。像切分器作为积分视场光谱仪的核心器件，初步设计方案提出一种全新的三镜系统很好地兼顾成像质量和制造难度。　　此次评审中展示的是一个经过优化和完善的设计方案，满足或超越了设计指标要求。IRIS项目组的所有工作获得评审委员会(Review committee)的高度赞赏，顺利通过评审。

近日，记者驱车探访了东半球首个天文观测基地——青海冷湖天文观测基地，用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统正在建设调试。冷湖天文观测基地位于柴达木盆地西北边缘的青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域，平均海拔约4000米。2017年以来，中国科学院等科研单位合作在此开展天文台址科学监测。监测结果显示，冷湖赛什腾山区域的视宁度、晴夜时间等光学天文观测所需的关键监测数据表现优越，可比肩国际一流大型天文台所在地。蜿蜒的山路平坦却又险峻。在海拔4000米左右的一处平台，五层楼高的用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统正在进行调试。“在对太阳活动研究中，科学家发现磁场是影响太阳活动的重要测量量，为了获得更高分辨率的太阳磁场，我国研制了‘用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统’，它是国际上第一台中红外波段的太阳磁场望远镜。”中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地博士生佟立越1日告诉记者。据佟立越介绍，太阳是距离地球最近的恒星，是研究恒星的最佳样本，也是密切影响现代人生活的主要天体。因此，对太阳活动的研究兼具科学与社会意义。“这个系统是国内首个用于太阳中波红外观测的望远镜，是由中国国家天文台、西安光机所和上海技物所联合研制的。”中国科学院西安光学精密机械研究所装配主要负责人雷昱说，该望远镜是一个1米口径的离轴格里高利系统，它有两个观测部分，一个是小的导行镜，可以看到整个太阳的全日面；大系统可以看到太阳6.4角分的视场，用于观测局部区活动。该项目是冷湖天文观测基地已落地的9个天文望远镜项目之一。目前，9个项目总投资近20亿元人民币，共有35台天文望远镜，4台已建成，29台已完成土建施工和主体建设，2台正在研制。在海拔4200多米的另一处平台，由中国科学技术大学、紫金山天文台实施的2.5米墨子巡天望远镜项目(WFST)，已完成望远镜观测楼主体、附属用房及圆顶轨道安装调试，圆顶安装正在进行。WFST望远镜建成后，将成为北半球具备最高巡天能力的光学时域巡测设备，能够获取高精度位置和多色亮度观测数据，高效搜寻和监测天文动态事件，预期可以在时域天文、外太阳系天体搜寻、银河系结构和近场宇宙学等领域取得突破性成果。据了解，今年1月1日起，冷湖地区开始施行《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》，进行暗夜星空保护，在暗夜保护核心区内，光源种类和亮度都将得到严格控制。

题注：韦布通过将冷却至极低温的大口径太空望远镜(预计是斯皮策红外天文望远镜的50倍灵敏度和7倍的角分辨率)和先进的红外探测器工艺相结合，带来了科学能力的巨大进步。它将为以下四个科学任务做出重要贡献：1. 发现宇宙的“光”；2. 星系的集合，恒星形成的历史，黑洞的生长，重元素的产生；3. 恒星和行星系统是如何形成的；4. 行星系统和生命条件的演化。而这一切，都离不开部署在韦布上的先进的红外探测器阵列！ ============================================================近日，NASA公布了“鸽王”詹姆斯韦布望远镜拍摄的一张照片！ 图1. 韦布拍的一张照片，图源：NASA 什么鬼？！这台花费百亿美金的望远镜有点散光啊… … 怕不是在逗我玩呢吧… … 别急，这确实是韦布望远镜用它的近红外相机(NIRCam)拍的一张照片。确切来说，这只是一张马赛克拼图的中间部分。上面一共18个亮点，每个亮点都是北斗七星附近的同一颗恒星。因为韦布的主镜由18块正六边形镜片拼接而成，之前为了能够塞进火箭狭窄的“货舱”发射升空，韦布连主镜片都折叠了起来，直到不久前才完全展开。但这些主镜片还没有对齐，于是便有了首张照片上那18个看似随机分布散斑亮点。对于韦布团队的工程师而言，这张照片可以指导他们接下来对每一块主镜片作精细调整，直到这18个亮点合而为一，聚成一个清晰的恒星影像为止。想看韦布拍摄的清晰版太空美图，我们还要再耐心等几个月才行。小编觉得，大概到今年夏天，就差不多了吧。=============================================================================中红外仪器MIRI如果把韦布网球场般大小的主反射镜，比作人类窥探宇宙的“红外之眼”的晶状体的话，韦布携带的中红外仪器，可以说就是这颗“红外之眼”的视网膜了。今天，小编要带大家了解的，就是韦布得以超越哈勃望远镜的核心设备——中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument)。图2. 韦布望远镜的主要子系统和组件，中红外仪器MIRI位于集成科学仪器模组(ISIM)。原图来源：NASA如图2所示，韦布望远镜的主、副镜片经过精细调整和校准后，收集来自遥远太空的星光，并将其导引至集成科学仪器模组(ISIM)进行分析。ISIM包含以下四种仪器：l 中红外仪器(MIRI)l 近红外光谱仪 (NIRSpec)l 近红外相机 (NIRCam)l 精细导引传感器/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (FGS-NIRISS)其中，最引人注目的，便是韦布望远镜的中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument) 。MIRI包含一个中红外成像相机和数个中红外光谱仪，可以看到电磁光谱中红外区域的光，这个波长比我们肉眼看到的要长。 图3. MIRI 将工作在 5 至 28 微米的中远红外波长范围。图源：NASAMIRI 的观测涵盖 5 至 28 微米的中红外波长范围(图3)。 它灵敏的探测器将使其能够看到遥远的星系，新形成的恒星，以及柯伊伯带中的彗星及其他物体的微弱的红移光。 MIRI 的红外相机，将提供宽视场、宽谱带的成像，它将继承哈勃望远镜举世瞩目的成就，继续在红外波段拍摄令人惊叹的天文摄影。 所启用的中等分辨率光谱仪，有能力观察到遥远天体新的物理细节(如可能获取的地外行星大气红外光谱特征)。MIRI 为中红外波段天文观测提供了四种基本功能：1. 中红外相机：使用覆盖 5.6 μm 至 25.5μm 波长范围的 9 个宽带滤光片获得成像；2. 低分辨光谱仪：通过 5 至 12 μm 的低光谱分辨率模式获得光谱，包括有狭缝和无狭缝选项，3. 中分辨光谱仪：通过 4.9 μm 至 28.8 μm 的能量积分单元，获得中等分辨率光谱；4. 中红外日冕仪：包含一个Lyot滤光器和三个4象限相位掩模日冕仪，均针对中红外光谱区域进行了优化。韦布的MIRI是由欧洲天文科研机构和美国加州喷气推进实验室 (JPL) 联合开发的。 MIRI在欧洲的首席研究员是 Gillian Wright(英国天文技术中心)，在美国的首席研究员是 George Rieke(亚利桑那大学)。 MIRI 仪器科学家，是 英国天文技术中心 的 Alistair Glasse 和 喷气推进实验室 的 Michael Ressler。 ===============================================================================深入了解MIRI的技术细节 图4. 集成科学仪器模组(ISIM)的三大区域在韦布上的位置。图源：NASA 将四种主要仪器和众多子系统集成到一个有效载荷 ISIM 中是一项艰巨的工作。 为了简化集成，工程师将 ISIM 划分为三个区域(如图4)： “区域 1” 是低温仪器模块，MIRI探测器就包含在其中。这部分区域将探测器冷却到 39 K，这是必要的最初阶段的冷却目标，以便航天器自身的热量，不会干扰从遥远的宇宙探测到的红外光(也是一种热量辐射)。ISIM和光学望远镜(OTE)热管理子系统提供被动冷却，而使探测器变得更冷，则需使用其他方式。“区域 2” 是ISIM电子模块，它为电子控制设备提供安装接口和较温暖的工作环境。“区域 3”，位于航天器总线系统内，是 ISIM 命令和数据处理子系统，具有集成的 ISIM 飞行控制软件，以及 MIRI 创新的低温主动冷却器压缩机(CCA)和控制电子设备(CCE)。 图5. MIRI整体构成及各子系统所处的区域。图源：NASA图5示出了MIRI的整体构成及其子系统在韦布三大区域中的分布情况。包含成像相机，光谱仪，日冕仪的光学模块 (OM) 位于集成科学仪器模块 (ISIM) 内，工作温度为 40K。 OM 和焦平面模块 (FPM) 通过基于脉冲管的机械主动冷却器降低温度，航天器中的压缩机 (CCA) ，控制电子设备 (CCE) 和制冷剂管线 (RLDA) 将冷却气体(氦气)带到 OM 附近实现主动制冷。仪器的机械位移，由仪器控制电子设备 (ICE) 控制，焦平面的精细位置调整，由焦平面电子设备 (FPE) 操作，两者都位于上述放置在 ISIM 附近的较温暖的“区域 2”中。 图6. ISIM低温区域1(安装于主镜背后)中的MIRI结构设计及四个核心功能模块的位置。原图来源：NASA MIRI光模块由欧洲科学家设计和建造。来自望远镜的红外辐射通过输入光学器件和校准结构进入，并在焦平面(仪器内)在中红外成像仪(还携带有低分辨率光谱仪和日冕仪)和中等分辨率光谱仪之间分光。经过滤光，或通过光谱分光，最终将其汇聚到探测器阵列上(如图6)。 探测器是吸收光子并最终转换为可测量的电压信号的器件。每台光谱仪或成像仪都有自己的探测器阵列。韦布需要极其灵敏的，大面积的探测器阵列，来探测来自遥远星系，恒星，和行星的微弱光子。韦布通过扩展红外探测器的先进技术，生产出比前代产品噪音更低，尺寸更大，寿命更长的探测器阵列。 图7. (左)韦布望远镜近红外相机 (NIRCam) 的碲镉汞探测器阵列，(右)MIRI 的红外探测器(绿色)安装在一个被称为焦平面模块的块状结构中，这是一块1024x1024 像素的砷掺杂硅像素阵列(100万像素)。图源：NASA。 韦布使用了两种不同材料类型的探测器。如图7所示，左图是用于探测 0.6 - 5 μm波段的近红外碲镉汞(缩写为 HgCdTe或MCT)“H2RG”探测器，右图是用于探测5 - 28 μm波段的中红外掺砷硅(缩写为 Si:As)探测器。 近红外探测器由加利福尼亚州的 Teledyne Imaging Sensors 制造。 “H2RG”是 Teledyne 产品线的名称。中红外探测器，由同样位于加利福尼亚的 Raytheon Vision Systems 制造。每个韦布“H2RG”近红外碲镉汞探测器阵列，有大约 400 万个像素。每个中红外掺砷硅探测器，大约有 100 万个像素。(小编点评：以单像素碲镉汞探测器的现有市场价格计算，一块韦布碲镉汞探测器阵列的价格就要四十亿美金！！！为了拓展人类天文知识的边界，韦布这回真是不计血本啊！) 碲镉汞是一种非常有趣的材料。 通过改变汞与镉的比例，可以调整材料以感应更长或更短波长的光子。韦布团队利用这一点，制造了两种汞-镉-碲化物成分构成的探测器阵列：一种在 0.6 - 2.5 μm范围内的汞比例较低，另一种在 0.6 - 5 μm范围内的汞含量较高。这具有许多优点，包括可以定制每个 NIRCam 检测器，以在将要使用的特定波长上实现峰值性能。表 1 显示了韦布仪器中包含的每种类型探测器的数量。 表1. 韦布望远镜上的光电探测器，其中MIRI包含三块砷掺杂的硅探测器，一块用于中红外相机和低分辨光谱仪，另外两块用于中分辨光谱仪。来源：NASA而MIRI 的核心中红外探测功能，则是由三块砷掺杂的硅探测器(Si:As)阵列提供。其中，中红外相机模块提供宽视场，宽光谱的图像，光谱仪模块在比成像仪更小的视场内，提供中等分辨率光谱。MIRI 的标称工作温度为7K，如前文所述，使用热管理子系统提供的被动冷却技术无法达到这种温度水平。因此，韦布携带了创新的主动双级“低温冷却器”，专门用于冷却 MIRI的红外探测器。脉冲管预冷器将仪器降至18K，再通过Joule-Thomson Loop热交换器将其降至7K目标温度。 韦布红外探测器工艺及架构 图8. 韦布太空望远镜使用的红外探测器结构。探测器阵列层(HgCdTe 或 Si:As)吸收光子并将其转换为单个像素的电信号。铟互连结构将探测器阵列层中的像素连接到 ROIC(读出电路)。ROIC包含一个硅基集成电路芯片，可将超过 100万像素的信号，转换成低速编码信号并输出，以供进一步的处理。图源：Teledyne Imaging Sensors 韦布上的所有光电探测器，都具有相同的三明治架构(如上图)。三明治由三个部分组成：(1) 一层半导体红外探测器阵列层，(2) 一层铟互连结构，将探测器阵列层中的每个像素连接到读出电路阵列，以及 (3) 硅基读出集成电路 (ROIC)，使数百万像素的并行信号降至低速编码信号并输出。红外探测器层和硅基ROIC芯片是独立制备的，这种独立制造工艺允许对过程中的每个组件进行仔细调整，以适应不同的红外半导体材料(HgCdTe 或 Si:As)。铟是一种软金属，在稍微施加压力下会变形，从而在探测器层的每个像素和 ROIC阵列之间形成一个冷焊点。为了增加机械强度，探测器供应商会在“冷焊”工艺后段，在铟互连结构层注入流动性高，低粘度的环氧树脂，固化后的环氧树脂提高了上下层的机械连接强度。 韦布的探测器如何工作？与大多数光电探测器类似，韦布探测器的工作原理在近红外 HgCdTe 探测器和中红外 Si:As 探测器中是相同的：入射光子被半导体材料吸收，产生移动的电子空穴对。它们在内置和外加电场的影响下移动，直到它们找到可以存储的地方。韦布的探测器有一个特点，即在被重置之前，可以多次读取探测器阵列中的像素，这样做有好几个好处。例如，与只进行一次读取相比，可以将多个非重置性读取平均在一起，以减少像素噪声。另一个优点是，通过使用同一像素的多个样本，可以看到信号电平的“跳跃”，这是宇宙射线干扰像素的迹象。一旦知道宇宙射线干扰了像素，就可以在传回地球的信号后处理中，应用校正来恢复受影响的像素，从而保留其观测的科学价值。 对韦布探测器感兴趣的同学们，下面的专业文献，可供继续学习。有关红外天文探测器的一般介绍，请参阅Rieke, G.H. 2007, "Infrared Detector Arrays for Astronomy", Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol. 45, pp. 77-115有关候选 NIRSpec 探测器科学性能的概述，请参阅Rauscher, B.J. et al. 2014, "New and Better Detectors for the Webb Near-Infrared Spectrograph", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol 126, pp. 739-749有关韦布探测器的一般介绍，请参阅Rauscher, B.J. "An Overview of Detectors (with a digression on reference pixels)" 参考资源:[1]. 亚利桑那大学关于MIRI的介绍网页. http://ircamera.as.arizona.edu/MIRI/index.htm[2]. Space Telescope Science Institute 关于MIRI的技术网页 https://www.stsci.edu/jwst/instrumentation/instruments[3]. 韦布的创新制冷设备介绍 https://www.jwst.nasa.gov/content/about/innovations/cryocooler.html

仪器信息网讯 11月6日，高德智感发布系列新品——TL狮子座系列单目多光融合红外望远镜TL430/TL450/TL630/TL650。产品特性三光一体，昼夜两用集红外、可见光、激光测距为一体，支持户外24小时全天候观察，帮助用户更好地搜索、观察、定位目标。高清成像，细节出彩12μm高灵敏度红外探测器+1920×1080低照度CMOS传感器+1920×1080 AMOLED显示屏，多重豪华配置，成就出色的成与细腻的显示效果。即使在户外，树枝、树叶、草地、地形等细节也能悉数尽显。600米激光测距，目标距离轻松GET内置高精度激光测距模组，可实现5~600米精准测距，精度可达±1米；无需校准，即刻掌握目标精确距离信息。超强GPS，目标实时位置快速追踪创新的目标定位功能，可精准获取目标经纬度坐标信息。同时还内置有激光测距仪、陀螺仪、电子罗盘等，为用户搜索与跟踪目标加持。5种场景模式，全新体验充分考虑各类使用场景，创新设计5种场景模式，最大程度将目标从环境中凸显出来，同时不遗漏环境细节。5小时×N，户外畅玩通用18650电池，可轻松购买更换。OTA远程固件升级，体验常新本机可通过手机APP TargetIR进行远程升级，新功能、新体验抢先拥有，设备随时保持最佳状态。IP67超强防护，户外耐造无惧户外高湿度、风雨等恶劣环境，目标行踪尽在掌握。应用领域

我国“硬X射线调制望远镜”在轨运行示意图。将于2021年发射的美国“国际X射线天文台”卫星。去年6月发射的美国“核区分光望远镜阵列”高能天文卫星。　　新闻背景　　日前，中国科学院院长白春礼院士表示，该院已经启动硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星、暗物质探测卫星、返回式科学试验卫星和夸父计划卫星的工程研制。其中，硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星已进入初样研制阶段。　　据悉，硬X射线探测卫星有可能成为我国第1颗天文卫星(即空间望远镜)于近年升空。　　X射线天文卫星主要观测宇宙高能物理过程　　众所周知，天文卫星相当于把天文观测台搬到太空中，所以可轻而易举地改变以往坐地观天的传统，摆脱大气层对天文观测的影响，在全频段范围内对宇宙空间进行详细的观测，对人类科学认识宇宙有革命性的推动。　　宇宙中的万物每时每刻都在不断向空间辐射电磁波。由于各种天体的性质和特点不同，所以它们所辐射的电磁波也不同。天文卫星也叫空间望远镜，它是通过探测各种天体所辐射的不同波谱、不同强度的电磁波，对宇宙进行详细了解的。因此，目前天文卫星大多是按照所观测的宇宙中电磁波谱来分类，即分为红外天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星、γ射线天文卫星等。　　这些天文卫星各有所长，谁也不能“一统天上”。这是因为宇宙中的天体由于温度不同而发出各种频段的电磁波，靠1颗天文卫星很难进行全频段观测。一般来说，温度越高，发出的电磁波波长越短。人类可以利用这一特性，通过观测天体发出的电磁波，来分析它们的类型和特征。在电磁波谱中，γ射线的波长最短，X射线次之，后面依次是紫外线、可见光、红外和射电波。　　近些年，随着X射线天文卫星成果颇多，所以越来越受青睐。这种卫星也称空间高能天文卫星或空间高能望远镜，因为它们主要用于观测宇宙中的高温天体和宇宙中发生的高能物理过程。宇宙中很多极端天体物理过程，都会产生发射强烈X射线的高温气体，比如白矮星、中子星和黑洞吸积物质的过程，超新星爆发和γ射线暴的激波和喷流。高能带电粒子在磁场中的辐射以及低能光子的作用、中子星的表面和量子黑洞的蒸发也会产生丰富的X射线。　　由于宇宙中许多天体都散发X射线，因此探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。但由于X射线极易被介质吸收，介质对于X射线的折射率近于1，所以在地面进行高能X射线的收集和聚焦是非常困难的事情。也就是说，因为有地球大气的阻隔，在地面上根本无法对宇宙X射线进行观测。即使在太空观测X射线，望远镜的设计也要非常讲究，不能选用折射系统，而且要使射线以掠射方式射入镜面。　　我国首颗天文卫星将拥有最高灵敏度和最好空间分辨率　　我国研制的首颗天文卫星——“硬X射线调制望远镜”将于近年发射。它是一颗工作于硬X射线能区(1～250千电子伏特)的空间高能天文卫星，用于完成深度巡天，可发现大量巨型黑洞、大批硬X射线天体和一系列天体高能辐射新现象，绘出高精度的硬X射线天图。该卫星具有比欧洲“国际γ射线天体物理实验台”、美国“雨燕”更强大的成像能力和独一无二的定向观测能力，能以最高灵敏度和分辨率发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和其他未知类型高能天体,并研究宇宙硬X射线背景的性质。　　这颗天文卫星携带的低能(1～15千电子伏特)、中能(5～30千电子伏特)和高能(20～250千电子伏特)三个望远镜，都是准直型探测器,直接解调扫描数据可以实现高分辨和高灵敏度成像以及对弥散源的成像 而大面积准直探测器又能获得特定天体目标的高统计和高信噪比数据,使“硬X射线调制望远镜”既能实现大天区成像,又能通过宽波段时变和能谱观测研究天体高能过程。　　如果及时发射，“硬X射线调制望远镜”将实现世界最高灵敏度和最好空间分辨率的硬X射线巡天，发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体,探测宇宙硬X射线背景辐射 将通过对黑洞和其他高能天体宽波段X射线时变和能谱的观测,研究致密天体极端物理条件下的动力学和辐射过程。　　美欧日等X射线空间望远镜已取得一批重要观测成果　　从1999年起，一些X射线空间望远镜开始陆续升空，大大开拓了天文学家的视野，使他们有可能了解宇宙中一些最神秘的天体。　　1999年7月23日，美国“钱德拉”X射线空间望远镜升空。其主镜为4台套筒式掠射望远镜。该卫星在0.1～10千电子伏特之间有高的灵敏度，在宽的谱范围内具有高的谱分辨率，因此能研究极弱的X射线源。　　1999年12月10日上天的欧洲“牛顿”X射线多镜面卫星主要用于研究1～120纳米的电磁波谱区域，覆盖了0.1～12千电子伏特的能量范围，在该卫星的10年有效寿命期内，有望收集到宇宙中30000颗星星的X射线光谱。　　2005年7月10日，日本发射了“天体-E2”X射线天文观测卫星。该卫星覆盖的能量范围是0.4～700千电子伏特，可与美国的“钱德拉”和欧洲的“牛顿”共同观测一个天体，利用各自的特长收集资料，为国际天文研究做出贡献。　　2012年6月13日入轨的美国“核区分光望远镜阵列”卫星，使用独特的技术对宇宙中最高能级的X射线进行观测，可观测来自天体的5～80千电子伏特之间的高能X射线，尤其是核光谱。其主要科学目标是深度探索质量超过太阳10亿倍的黑洞，并了解粒子在活动星系核中是如何被加速到光速的百分之几，以及研究超新星残骸以了解重元素如何在超新星中形成。其一个10米长的桅杆，在发射时呈折叠状态安放,入轨后大约7天内逐渐展开，以帮助探测装置准确聚焦。　　此前发射的“钱德拉”X射线空间望远镜主要工作在低能X射线领域，而“核区分光望远镜阵列”主要工作在高能X射线领域，是第1颗专注于高能X射线的空间望远镜，其影像清晰度比观测同光谱区的其他任何望远镜都要高至少10倍，敏感度则提高至少100倍。这样的强强联合有助于回答有关宇宙的一些最基本问题。“核区分光望远镜阵列”卫星已取得一些成果，包括拍到银河系核心黑洞X射线爆发。　　延伸阅读　　2021年“国际X射线天文台”或将入轨　　由于X射线空间望远镜一直持续不断地做出重大天文发现，所以世界一些国家还正研制新的空间高能天文望远镜，仅2013年就将发射3个。　　计划2013年发射的俄罗斯的“光谱-X-γ”卫星，主要用于探测上千个星系团和星系群中的热星系际介质以及星系团之间的纤维状热气体，从而研究宇宙的结构演化。　　印度的“天文卫星”(AstroSat)也拟于2013年入轨。它是印度首颗天文卫星，主要用于监测宇宙天体源的辐射强度变化 对X射线双星、活动星系核、超新星遗迹和恒星冕进行光谱观测 监视可能出现的瞬变源等。　　2013年，日本将发射“天文-H”高能天文卫星,它第一次采用微量能器聚焦在0.3～12千电子伏特能区，预计该卫星将在空间高能天文领域做出大批重要的发现，对于理解宇宙的极端物理现象，尤其是强引力场和强磁场中的物理过程做出重要贡献。　　2021年，用于取代“钱德拉”和“牛顿”的“国际X射线天文台”将入轨，它由美欧日联合研制，用于捕获宇宙边缘处黑洞周围发出的信号，并研究它们和宇宙原初星系的关系以及共同演化，了解宇宙的起源和组成，宇宙中各种元素的形成和如何通过恒星、宇宙爆发和粒子加速传播和扩散出去等。该卫星装有口径约3米和焦距12米的光学系统和6个焦平面探测器系统，所以具有前所未有的综合科学能力。其有效面积和能量分辨率将远远超越以前所有的空间高能天文卫星。　　由此可见，X射线空间望远镜的发展方兴未艾，是空间天文学的最重要前沿领域之一。

仪器信息网讯 近日，优利德发布新品UTx318M便携型红外热成像望远镜，该产品是一款集红外热成像及远距离探测功能于一体的热成像望远镜，具有成像高清、细节清晰、轻巧便携、耐用性强、操作简单等特点。同时，它还具有概率测距、激光指示、热点追踪及电子罗盘等多项实用功能，能帮助用户快速确认目标所在位置，是户外探险、野外观瞄和搜索救援等户外体验活动时不可或缺的利器。【产品主要特点】成像清晰，400×300红外分辨率及手动调焦功能，细节提升成像清晰图像。热敏感度（NETD）＜25mK，目标更清晰，可识别多种细节。50Hz高帧频灵敏流畅，舒适高质量的移动目标检测体验、动态画面捕捉不延迟。8倍电子变倍调节，可实现1×、2×、4×、8×变倍模式选择，利于远距离观测，放大目标细节查看。IP67三防设计，利于在有粉尘环境及雨天导致机身潮湿使用时保护产品不受侵害，及两米高度跌落无影响。三种场景模式选择，观测更“专业”，包括观鸟模式（针对较小热源发现目标，能更清晰的识别被观察目标的特征）、森林模式（针对山野丛林场景凸显目标，在有树叶、灌木和草的田野环境中进行搜索和观察的最佳模式）及岩石模式（针对目标丰富场景细节更多，在晴天或城市环境中观察目标的最佳模式）。【产品优势】户外探险，突破视界的极限UTx318M不受光线条件限制，能在黑暗或昏暗的环境中准确地探测、显示并分析周围环境中的热量分布。无论是在蔓延的丛林、险峻的山脉，还是在野外露营时，它都能帮助用户发现隐藏在黑暗中的动植物、隐蔽的道路或是其他潜在危险，为户外探险开启探索未知世界的新大门。野外观瞄，捕捉瞬间的精彩UTx318M拥有400×300红外分辨率、低于25mK热灵敏度，配合50Hz高帧频，能够实现敏捷的成像反应，产生清晰、细节出色的图像，且画面无延迟、无重影。无论是观察野生动物、观赏鸟类、观看比赛还是观测自然景观，UTx318M都能准确捕捉每一个精彩细节，让用户在观瞄过程中不错过任何一个精彩瞬间。搜索救援，保障安全的得力助手当遇到人员走失的情况时，UTx318M可第一时间用于人员搜救。其2米防摔、IP65防护性能，使其能够在各种严苛、恶劣的环境中使用。即使在全黑或视线不佳的情况下，UTx318M也能够快速进行搜索并定位目标，为救援行动提供重要支援。此外，UTx318M还具有8倍电子变倍调节功能，利于远距离观测时放大目标、细节查看。它还支持超高清拍照、录像和存储，可通过外接屏幕进行视频输出，以及通过手机APP连接WiFi进行观测。无论是追求卓越成像质量的户外发烧友，还是需要应对严苛恶劣环境的搜救专业人员，或是注重坚固耐用品质的安全巡视员，UTx318M都可以全方位满足用户的需求。【产品技术指标】型号UTx318M探测器模式非制冷氧化钒语言简体中文、英文红外分辨率400×300拍照√红外响应波段8-14μm视频录像√像元尺寸12μm屏幕亮度调节√帧频50Hz电子罗盘√热灵敏度/NETD＜25mK概率测距√镜头18mm热点追踪√光圈F1.0画中画√FOV14.6°(H)×11°(V)WIFI照片下载√调焦模式手动调焦WIFI视频直播√最小对焦距离0.3M手机APPIos、Android目镜出瞳距离≥18mm视频输出Type-C接口。可将模拟信号外接到显示器屈光度调节-4D~+5D自动关机关闭、5min、15min、50min显示屏0.39“0LED电池类型8650可充电电池显示分辨率1024×768电池工作时间＞4HR色板铁红、彩虹、红热、黑热、白热工作温度-10℃~50℃数字变倍1×、2×、4×、8×存储温度-20℃~60℃图像模式PNG防护等级IP67视频格式MP4跌落2m激光指示√(Class 2激光，红色)认证RoHS，CE，UKCA，FCC存储内部储存，16GB尺寸160×71.5×38.5mm数据接口Type-C USB重量357g【产品应用】户外露营：红外夜视设备可以帮助露营者在夜间更好地观察周围环境。航海：观察地形变化，提前规划路线，判断附近岛屿是否存在潜在风险。紧急搜救：不受恶劣环境限制，远距离搜索。夜间巡逻：可辅助夜间治安巡逻判断治安环境的安全性。侦察和突袭：可记录和跟踪逃犯的热迹和动向，协助执法人员准确、快速地抓捕逃犯。

2018年是珀金埃尔默进入中国40周年，为了让广大用户更加了解我们，我们从公司档案中搜集整理，汇集成10个“你所不知道的珀金埃尔默”系列故事。接下来的日子会一一与您见面，故事后还有关于本篇故事的有奖答题，快来了解我们，赢取自己的小幸运吧~人类对星空的向往 在历史长河中，人类对于头顶上这片星空的探索从公元前开始就从未停止过。古希腊先人用自己丰富的想象力和浪漫情怀为夜晚的星空划分出一个个星座，寄寓着一个个动人的神话故事。而现代人类早已不满足于用想象力去定义这浩瀚的宇宙，人们渴望着用自己的眼睛更真实地感知我们生活的宇宙空间。经过十多年的筹备，克服了诸多困难之后，1990年，著名的哈勃望远镜发射升空。在此后的20余年中，哈勃为人类展示了众多从未见到过的宇宙奇观。直到今天，哈勃望远镜仍然是人类观测宇宙的主要途径。 珀金埃尔默为哈勃打造核心光学组件 作为一架天文望远镜，哈勃内部的镜子和光学系统是整个观测系统的心脏，因此在设计上有很严格的规范。因为空间望远镜观测涵盖了从紫外线到近红外线的范围，所以需要比普通的望远镜更高十倍的解析力，它的镜子在抛光后的准确性需要达到可见光波长的二十分之一，也就是大约30纳米。 作为红外技术的鼻祖，珀金埃尔默(PerkinElmer)于1937年发明了世界上第一台商用红外光谱仪，此后又发明了世界首台双光束红外光谱仪，并始终保持着行业内的技术领先地位。在此背景下，珀金埃尔默被选中承制哈勃望远镜的光学组件。1979年，珀金埃尔默公司承接了这一项人类历史上从未有过先例的困难任务。此后的3年中，珀金埃尔默设计并制造了哈勃望远镜的光学系统。它采用卡塞格林式反射系统，由两个双曲面反射镜组成，一个是口径2.4米的主镜、另一个是装在主镜前约4.5米处的副镜，口径0.3米。投射到主镜上的光线首先反射到副镜上，然后再由副镜射向主镜的中心孔，穿过中心孔到达主镜的焦面上形成高质量的图像。珀金埃尔默使用了在当时极端复杂的电脑控制抛光机研磨镜子，使用的是超低膨胀玻璃，为了将镜子的重量降至最低，采用蜂窝格子，只有表面和底面各一寸是厚实的玻璃。镜片在1981年底全部完成，并且镀上了75纳米厚的铝增强反射，和25纳米厚的镁氟保护层。在珀金埃尔默的镜片帮助下，哈勃望远镜看到了数十亿光年外的壮丽景色。玫瑰星云、蝴蝶星云这样美丽的“邻居”也透过哈勃，清晰地展现在人类面前。哈勃服役期数次延长，至今仍在为人类服务 从1990年开始，由于各方面原因，哈勃望远镜的服役时间屡次被延长。时至今日，俨然已经是一位发挥稳定的“退休返聘老干部”。由珀金埃尔默一手打造的光学系统在这20多年间一直作为人类在太空中的眼睛为人类探索着宇宙的神秘与瑰丽。作为一家最初由两位天文爱好者创办的公司，这样的机会和责任无疑是对珀金埃尔默最大的肯定与褒奖。（Richard S.Perkin与Charles W.Elmer）随着后续望远镜计划的推迟，在未来的较长时间内，珀金埃尔默的光学系统将在太空中继续为人类对于宇宙的探索提供最重要的真实影像资料。 感谢阅读完成“你所不知道的珀金埃尔默”系列第一个小故事， 为检验你是否认真阅读，赶快来参加有奖答题吧，题目都来自这篇文章，只要答对三道问题，即可参加抽奖，100%中奖哦~~~ 扫描下方二维码立即参加答题：

据英国《新科学家》杂志网站19日报道，詹姆斯韦布空间望远镜近日发布了其拍摄的首张火星红外图像，捕获了整颗行星的大气数据，这将帮助天文学家识别以前仪器无法识别的现象和气体，更好地了解火星的大气层。韦布发布的图像用两种不同的红外波长显示了火星东半球的图像。波长较短的部分是火星反射太阳光得到的结果，显示了可见光图像中常见的行星表面特征；波长较长的部分则显示了火星表面和大气散发的热量，以及大气中二氧化碳浓度的信息。美国国家航空航天局戈达德航天飞行中心的杰罗尼莫维拉努埃娃指出，韦布空间望远镜很难对像火星这样的近距离行星成像，因为它本身被设计用来探测非常遥远、微弱的天体。火星反射的太阳光使韦布太空望远镜的探测器过载，因此他们不得不采取短时间曝光，仅从探测器中采集部分光线的方式来采样。尽管韦布望远镜发布的第一张火星图像和光谱没有揭示有关火星的新信息，也没有识别出尘埃、地表岩石和大气特征（如水和二氧化碳），但它证明，韦布望远镜确实收集到了其他望远镜无法收集到的数据。研究人员表示，使用韦布望远镜的一个优点是，可以在短曝光时间内以高分辨率同时成像整个星球的表面，从而可以研究短时间内发生的事件，如沙尘暴、天气模式和季节变化等。此外，这张完整的图像也将使科学家更容易追踪所发现的任何微量气体的来源。这些微量气体（如甲烷或氯化氢），在火星大气中含量很少，但对于确定可能的生物或地质过程非常重要。以前测量火星周围微量气体的任务都使用轨道飞行器，只能拍摄出火星小区域的快照。

18日从柴达木循环经济试验区冷湖工业园获悉，目前，冷湖天文观测基地已有7个天文望远镜项目签约落地该园区。　　冷湖天文观测基地建设以来，青海海西州政府、省科技厅积极与中国科学院国家天文台、紫金山天文台等科研单位和高校合作，开展天文台址资源考察，在冷湖赛什腾山天文观测选址、配套基础设施建设等方面做了扎实有效的前期工作。　　据介绍，通过实施“天文大科学装置冷湖台址监测与先导科学研究”重大科技专项，开展天文台址科学监测工作，在选址区域获取了大量气象、天光背景、全天云量、晴夜数统计和视宁度分析等关键监测数据，科学证明冷湖天文观测基地具备世界一流的视宁度和重大科学研究潜力。　　目前，冷湖天文观测基地已签约落地天文望远镜项目7个，4个项目已经于2020年开工建设，项目总投资1.74亿元，2021年即将开工建设的有3个项目，总投资4.23亿元。　　7个天文望远镜项目分别是：国家天文台实施的SONG望远镜项目、西华师范大学与国家天文台联合实施的50Bin望远镜搬迁项目、紫金山天文台实施的多应用巡天望远镜阵MASTA项目、中国科学技术大学和紫金山天文台联合实施的2.5米大视场巡天望远镜项目、中科院地质与地球物质研究所实施的行星科学望远镜PAST项目、中科院地质与地球物质研究所实施的行星科学望远镜TINTIN项目、国家天文台实施的用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统AIMS。　　其中50Bin是第一台到达冷湖天文观测基地4200米观测点的科学级望远镜，该望远镜是由西华师范大学与国家天文台合作的50厘米双筒望远镜。测量显示，星象的半高全宽是0.68角秒，该结果表明在长期监测下台址的质量得到了科学设备的印证，冷湖天文台址具备世界一流的视宁度，结合其他监测数据，可支撑天文大科学装置充分发挥科学能力，冷湖天文观测基地具备了巨大科学潜力，能够为中国观测天文学提供有力保障。　　柴达木循环经济试验区冷湖工业园相关负责人表示，随着冷湖天文观测基地影响力的提升，多个科研项目伸出洽谈合作的橄榄枝，有望落地冷湖天文观测基地

记者从青海冷湖天文观测基地获悉，世界首台“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（简称AIMS望远镜）已实现核心科学目标——将矢量磁场测量精度提高一个量级，实现了太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越。AIMS望远镜是国家自然科学基金委员会支持的重大仪器专项（部委推荐）项目，落户于平均海拔约4000米的青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山D平台。据了解，经过5个多月的前期调试观测，目前望远镜技术指标已满足任务书要求，进入验收准备阶段。中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地总工程师王东光介绍，科学数据分析表明，AIMS望远镜首次以优于10高斯量级的精度开展太阳矢量磁场精确测量。“这意味着AIMS望远镜利用超窄带傅立叶光谱仪，在中红外波段实现了直接测量塞曼裂距得到太阳磁场强度的预期目标，突破了太阳磁场测量百年历史中的瓶颈问题，实现了太阳磁场从‘间接测量’到‘直接测量’的跨越。”王东光说，“塞曼裂距与波长的平方成正比，在AIMS望远镜之前，太阳磁场多在可见光或近红外波段观测，由于裂距很小，观测仪器很难分辨。AIMS望远镜的工作波长为12.3微米，在同等磁场强度下，塞曼裂距增加几百倍，使得‘直接测量’成为可能。”  这是2023年4月8日拍摄的AIMS主体结构。新华社记者顾玲 摄AIMS望远镜是国际上第一台专用于中红外太阳磁场观测的设备，将揭开太阳在中红外波段的神秘面纱。“通过消除杂散光的光学设计和真空制冷等技术，我们解决了该波段红外太阳观测面临的环境背景噪声高、探测器性能下降等难题。”中科院国家天文台高级工程师冯志伟介绍，红外成像终端由红外光学、焦平面阵列探测器和真空制冷三个系统组成，包括探测器芯片在内的所有部件均为国产。该终端系统主要用于8至10微米波段太阳单色成像观测，从而研究太阳剧烈爆发过程中的物质和能量转移机制。此外，AIMS望远镜也实现了中红外太阳磁场测量相关技术和方法的突破，在国内首次实现中红外太阳望远镜系统级偏振性能补偿与定标，“望远系统在中国天文观测中首次采用离轴光学系统设计，焦面科学仪器除8至10微米的红外单色像外，还配备了国际领先的高光谱分辨率红外成像光谱仪和偏振测量系统。”王东光介绍，AIMS望远镜的研制，除了在太阳磁场精确测量方面起到引领作用外，也可在中红外这一目前所知不多的波段上寻找新的科学机遇。　　AIMS望远镜科研团队成员正在观看电脑屏幕显示出分裂的光谱。（受访者供图）据介绍，AIMS望远镜旨在通过提供更精确的太阳磁场和中红外成像、光谱观测数据，研究太阳磁场活动中磁能的产生、积累、触发和能量释放机制，研究耀斑等剧烈爆发过程中物质和能量的转移过程，有望取得突破性的太阳物理研究成果。

130亿年前宇宙是什么样子？太阳系以外有无外星人？宇宙大爆炸后星系如何形成？……这些问题用当前的天文学技术尚不能解答。现在，中国和美国正在磋商，拟联手建设世界上最大天文望远镜，解答茫茫宇宙的诸多谜团。 “这个项目是一个巨大的工程，不是一国所能完成，需要国际社会包括中国的参与。它将决定物理学和天文学未来六、七十年的发展方向。”加州理工学院校长钱缪8月28日在北京国家天文台接受新华社记者采访时说。 钱缪所指的项目是正在研制中的30米巨型光学/红外望远镜（TMT）。该项目由美国加州大学和加州理工学院牵头研制，目前已有加拿大和日本参加。钱缪此次和加州大学圣巴巴拉分校校长杨祖佑一起访华，就TMT合作事宜进行具体磋商。 从400年前伽利略用一根直径仅4.4厘米的“管子”看天空，到研制直径30米的巨型望远镜来仰望苍穹，人类通过望远镜观测天空的脚步就没有停止过，对宇宙的探测也越来越远、越来越深。 目前，发达国家都在寻求联合建造巨型天文观测设备。除了TMT外，美国还在计划研制巨型麦哲伦望远镜，欧洲也正在计划建设巨型望远镜。 由于起步较早，TMT成为世界上最大的天文望远镜，除了“个头”巨大，其灵敏度要比哈勃高100多倍，能够捕捉到130亿光年外的宇宙景象，清晰度也是哈勃望远镜的十几倍。 “（这个望远镜）可以一直探测到宇宙的穹苍，宇宙有多大，就能看多远。回溯历史，可以看到130亿年以前，宇宙大爆炸初期。”杨祖佑说。 “TMT可以让科学家们看到宇宙的早期阶段，能够看到星系、黑洞是如何形成的。它也会改变我们对于宇宙的认识。”钱缪说。 同时，这个世界最先进的天文望远镜也能为探寻太阳系外有无生命提供技术保障。中国科学院院士、天体物理发展战略专家研究会主席陈建生对新华社记者说，利用TMT的高分辨率和清晰度，可以观测到遥远行星的大气光谱。如果存在生命，光谱会有所不同。如果发现有水蒸气、二氧化碳或甲烷光谱，就有可能确定生命的存在。 目前，TMT项目计划投资10亿美元，其使用寿命可达至少60年，各参与合作的国家按照投资比例获得相应望远镜观测时间。今年7月，TMT已把天文台地址选在夏威夷的莫纳克亚山山顶。 “由于TMT投资大、技术先进和苛刻的天文台寻址要求，必须靠国际大合作，共同出资建造。”陈建生说：“中国天文学发展到今天，必须加强国际合作，不能关起门来搞研究。” 但是陈建生同时表示，考虑到中国加入TMT的益处、经费投入、承担风险等因素，具体细节磋商还将继续，中国能否最终正式加入TMT尚未最后敲定。 实际上，望远镜的每一次发展、突破，都引发了天文学的重大发现和人类对宇宙认识的飞跃。 “通过TMT，我们可以探测到不为人知的宇宙奥秘，满足人类求知的欲望。”杨祖佑说。

作为哈勃空间望远镜的继任者，“身价”100亿美元的韦布空间望远镜于去年12月25日发射升空，旨在“探索宇宙的起源”。即使迄今观测时间不足半年，它仍然做出了几项破纪录的重要发现，美国太空网在21日的报道中，列出了它正在改变天文学的六种方式。发现更遥远的星系在韦布望远镜发射前，天文学家已知最遥远的星系是GN-z11，其诞生于134亿年前，也就是宇宙大爆炸后4亿年。但韦布望远镜打破了这一纪录！天文学家利用像阿贝尔2744这样的前景星系团作为引力透镜——星团这样的大质量物体通过引力扭曲空间，像透镜般放大来自更远物体的光，发现了更遥远的星系。天文学家通过计算发现，名为GLASS-z12的星系诞生于宇宙大爆炸后3.5亿年；名为Maisie的星系被认为诞生于宇宙大爆炸后2.8亿年；甚至有科学家称，发现了诞生于宇宙大爆炸后2亿年的星系。韦布望远镜正在确认这些发现，天文学家最近借助其提供的数据，证实了一个诞生于宇宙大爆炸后3.25亿年前的星系。对系外行星大气进行迄今最详细测量天文学家现在已经发现了5000多颗系外行星，但我们对其中的许多行星几乎一无所知。官方提到，希望韦布望远镜可以尽可能远地去观察那些“外星大气环境”。今年8月，天文学家宣布，韦布望远镜首次在700光年外的系外行星WASP-39b的大气层中发现了二氧化碳气体。11月天文学家发布了一份更完整的光谱，表明WASP-39b的大气中不仅包括二氧化碳，还包括一氧化碳、钾、钠、二氧化硫和水蒸气，这是科学家迄今对系外行星大气层最详细的分析。这一研究为科学家提供了行星演化的线索，也可以揭示太阳系中的气态巨星木星和土星是如何形成的。此外，二氧化硫的存在也是太阳系外首个行星光化学产物，因为当恒星的紫外光与行星大气中的分子发生反应时，就会形成这种化合物。表征宜居系外行星系外行星科学的“圣杯”之一是找到另一颗像地球一样宜居的行星，韦布望远镜很适合描述表征此类系外行星。近日，美国国家航空航天局称，韦布望远镜首次观测到环绕TRAPPIST-1恒星的7颗地球大小的行星。这7颗行星距离地球约39.13光年，位于恒星的宜居带或附近，那里可能存在液态水。天文学家认为它们是研究太阳系外行星是否适合生命生存的绝佳实验室。JWST的初步观察重点是TRAPPIST-1c，模型表明它有一个类似金星的大气层，含有大量二氧化碳。虽然TRAPPIST-1c很可能因为太热而不适合生命存在，但确定它是否拥有大气层以及大气层是否含有二氧化碳，将是表征类地行星的一大步。韦布望远镜将继续对准TRAPPIST-1系统中可能更宜居的星球，天文学家将密切关注生物信号——如大气中甲烷和氧气的存在。将目光投向太阳系虽然韦布望远镜被设计用于探测深空，但它也可以用来观察我们太阳系内的邻居，结果令人惊喜。今年8月，科学家发布了韦布望远镜拍摄的太阳系最大行星木星的照片，韦布望远镜7月拍摄了这些照片，捕捉到了前所未有的木星南北极极光以及旋转极地烟霞的图像。研究人员表示，通过近红外光和中红外光的观测，他们能够利用韦布望远镜的高分辨率，更深入地观察木星的大气层。韦布望远镜还拍摄了遥远的海王星、土星的卫星土卫六和火星，显示了火星表面的温度变化和大气中二氧化碳的吸收情况。未来它将进一步观测火星，以追踪更稀薄的气体，例如可能源自地质或生物活动的神秘的季节性甲烷羽流等。揭示恒星形成的秘密哈勃空间望远镜拍摄到的最具标志性的图像之一是“创生之柱”——在老鹰星云内发现的长达光年的圆柱形分子气体。近日，韦布望远镜重新审视了距离地球6500光年的“创生之柱”，在近红外光和中红外光下拍摄的图像显示，新的恒星正在这个“恒星托儿所”内稠密的气体云和尘埃云中形成。韦布太空望远镜对“创世之柱”的精细捕捉，直接观察这些年轻恒星，可以帮助科学家们更好地了解恒星形成的过程——尘埃和气体如何形成紧密的“结”，然后坍缩成恒星。它还可以帮助人们追踪恒星在这样的区域形成后会发生什么，以及它们如何从柱状“茧”中“破茧而出”，从而改进现有的恒星形成模型。改变太空望远镜建造方式尽管韦布望远镜历经多年延期和数十亿美元超额投资，才最终进入预定轨道，但它为太空望远镜的建造开辟了一条新的道路。韦布望远镜的一个独特之处在于，它巨大的金色主镜由18块六边形镜片组成，其口径约6.5米（哈勃约2.4米）的主镜并非整块完整展开后发射上去的——为适应发射时使用的阿丽亚娜5型运载火箭，NASA把主镜的左右两翼进行了“折叠”，在升空之后再让其展开。设计、建造和发射韦布望远镜的努力不仅会带来革命性的发现，而且会激发下一代大型空间望远镜的设计灵感。

欧洲空间局（ESA）即将发射其最新的欧几里得太空望远镜。该望远镜计划于7月1日从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，旨在帮助解开宇宙中最大的两个谜团：暗能量和暗物质。这两种“黑暗”成分构成了95%以上的宇宙，但人们看不见它们，对它们的构成也知之甚少，它们的名字由此而来。天文学家从人们所能看到的物质的行为推断出暗物质的存在，它们的行为就好像有一些额外的引力源把所有的东西聚集在一起。暗能量则具有相反的效果，导致整个宇宙加速膨胀。欧几里得太空望远镜携带两种科学仪器：一种是测量星系形状的可见光照相机，另一种是测量星系亮度和距离的近红外探测器。虽然它不是第一个使用这两种仪器的太空望远镜，但它的不同寻常之处在于计划观测大片空间，对10亿多个星系进行编目。“哈勃空间望远镜和詹姆斯韦布空间望远镜都非常棒，可以用非常高的灵敏度非常详细地观察很小的区域，但这有点像通过一根小吸管看天空。”欧几里得项目科学家、美国宇航局加利福尼亚喷气推进实验室的Mike Seiffert说，“借助欧几里得太空望远镜，我们更感兴趣的是对许多星系的一些性质进行测量，而不是单个星系和天体的特性。”研究人员将利用这些特性构建两种类型的宇宙地图。第一种将使用一种名为引力透镜的现象，在这种现象中，相对较近的物质会扭曲并放大其背后物体的光。这种扭曲远处物体表面形状的方式可以告诉人们充当透镜的附近物质的分布情况。欧几里得太空望远镜在其6年的任务中有望收集到大量数据，应该能使研究人员利用引力透镜现象绘制出宇宙中物质的分布情况，包括人们无法通过其他方式看到的暗物质。更精确地了解暗物质的分布将有助于人们弄清它的行为方式，并可能提供其真正构成的线索。另一种类型的地图利用的是宇宙物质分布的涟漪——重子声学振荡。这些涟漪最初是在大爆炸后不久以声波的形式形成的，当时宇宙是一个由粒子和辐射组成的炽热滚烫的“汤”。最终，“汤”冷却了，涟漪冻结在原地，保留为密度稍高的区域，随着宇宙膨胀，更多的星系倾向于在那里形成。绘制这些涟漪的异常密度图是一种研究宇宙膨胀如何以及为何膨胀的非常有效的方法。“观察早期宇宙中的涟漪是如何传播的，以及暗能量是如何影响这些涟漪的，将有助于我们理解宇宙的演化，以及宇宙是如何运作的。”Seiffert说。如果发射一切顺利，欧几里得太空望远镜应该很快就会开始揭开宇宙的奥秘。

红外暗云是一种超低温（绝对零度以上10-30度）、冷暗致密的星际物质聚合体，是恒星形成和星际化学演化的主要场所，包含了这些过程的最重要原初状态信息。与此相关的许多重要前沿问题一直是国际学术领域关注的热点，特别是大质量恒星形成区域的化学演化时标及其与大质量恒星形成的关系，至今依然没有结论。来自中国科学院国家天文台、上海天文台等多个单位的研究人员组成的研究团队，针对该领域的主要科学问题，使用65米天马望远镜，开展了大样本的分子谱线观测研究，扩大了红外暗云的探测样本；综合天体化学模拟和观测数据，有效确定了红外暗云的化学演化时标等信息。该样本包含了银河系内的几十个红外暗云，观测波段是天马望远镜的K波段（18-26.5 GHz），主要探测的目标谱线是三条具有很强化学表征性的分子探针——氨分子（NH3）、硫化双碳（CCS）和氰基乙炔（HC3N）。碳链分子和含氮分子可以敏感地示踪冷暗气体的化学演化时标，利用氨分子的超精细反转跃迁还能测定目标天体的气体温度[1]。CCS是用于标定极早期冷暗气体的重要化学成分，此前历史上所有观测仅在8个红外暗云中探测到了CCS。而该研究工作则一次性得到了15个新增的探测结果，使得CCS红外暗云样本从8个增加到23个，大大增强了红外暗云中碳链分子和含氮分子的统计学意义。天马望远镜可长期稳定工作，且相较于此前的观测整体上具有更高灵敏度，从而为探测结果提供了有力保障。该工作进一步通过天体化学数值模拟，并与观测数据进行比对，有效确定了红外暗云的化学演化时标。结果显示，碳链-含氮分子的丰度比值，能够很好示踪红外暗云的化学演化。特别是具有CCS探测率的暗云，它们的演化年龄仅为20万年甚至更早，相对于较为成熟的恒星形成云核，它们极为年轻。然而这些暗云团块却已经具有了较高的面密度，这说明年轻的团块中稠密气体的聚集程度已相当可观。图1：在红外暗云SDC18.787-0.286探测到的各条谱线，背景为红外波段（WISE天文卫星在3.5-22微米波长范围内的公开数据）图像, 黄色圆圈表示天马望远镜的波束[2]覆盖范围。（右）红外暗云化学模型预言的分子含量比例演化趋势（带箭头的曲线）与观测数值的比对。不同颜色曲线代表不同的环境气体密度，节点数字标记了演化年龄（年），灰色数据点为前人观测，黑色方块为本次研究工作获得CCS新探测数据的样本点。从图中可以看出，化学模型的预言与数据点符合较好，对这些暗云的演化年龄给出了明确标定。该研究工作第一作者为中科院国家天文台李菂、吴京文研究员团组的博士生谢津津。国台陈龙飞博士和任致远博士共同分析观测数据并分别提供了化学模型和氨分子温度测量模型。这项工作已经被《中国科学：物理学 力学 天文学》接收（预印本：arXiv:2103.12985）。国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。注1：氨分子（NH3）被认为是星际介质的灵敏温度计。由国家天文台博士研究生王珅、任致远和李菂研究员开发的氨分子超精细谱线温度算法（HFGR），能够准确利用超精细结构的积分强度来计算分子云的气体旋转温度和热力学温度。与传统的利用氨分子计算气体温度的方法相比，HFGR算法只依赖于观测得到的谱线强度比，能够避免线宽和不透明度在谱线拟合时所造成的不确定性，因此对于更大范围的参数更加稳定和可靠。该算法已经发表于英国皇家天文学月报（MNRAS, 2020, 499:4432）注2：射电望远镜的波束，指望远镜主轴方向接收天空射电辐射的立体角范围，对应采集到天空图像的角分辨率。

美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室Kevin Stevenson和Jacob Lustig-Yaeger领导的研究团队，利用美国宇航局（NASA）的詹姆斯韦伯太空望远镜首次发现了一颗围绕另一颗恒星运行的系外行星。这颗行星正式编号为LHS 475 b，位于距离地球41光年的八角星座，其大小几乎和我们的地球完全一样，是地球直径的99%。该团队先使用NASA的凌星系外行星巡天卫星（TESS）确定目标后，用韦伯太空望远镜对目标进行了确认。韦伯的近红外光谱仪仅用两次凌日观测就清晰地捕捉到了这颗行星。Lustig-Yaeger说：“毫无疑问，这个类地行星就在那里。韦伯的原始数据证实了这一点。” Stevenson补充道：“它是一颗小型岩石行星。”“这些地球大小的岩石行星的观测结果，为未来用韦伯望远镜研究岩石行星大气带来了许多可能性，让我们越来越接近对太阳系外类地世界的新认识。”NASA总部天体物理部主任Mark Clampin表示。在所有正在运行的望远镜中，只有韦伯能够描述地球大小的系外行星的大气特征。该团队试图通过分析行星的透射光谱来评估行星大气层中的物质。虽然数据显示这是一颗地球大小的类地行星，但他们还不知道它是否有大气层。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的Erin May说：“天文台的数据很漂亮，韦伯望远镜非常灵敏，可以很容易地探测到一系列分子，但我们还不能对这颗行星的大气层做出任何明确的结论。”虽然目前团队还无法断定什么是存在的，但他们可以肯定地说什么是不存在的。Lustig-Yaeger解释道：“我们可以排除一些陆地类型的大气层，它不可能有一个类似于土卫六那样厚厚的、以甲烷为主的大气层。”研究团队还表示，虽然这颗行星没有大气层的几率很大，但仍不能排除有一些其他的大气成分，如纯二氧化碳大气层。但Lustig-Yaeger指出，100%二氧化碳大气层的密度要大得多，以至于很难探测到。研究团队需要更精确的观测来确定是纯二氧化碳大气还是完全没有大气，他们计划在今年夏天的观测中获得更多的光谱数据。韦伯望远镜的数据还显示，这颗行星的温度比地球高几百度。因此，如果探测到云层，研究人员可能会得出结论：这颗星球更像金星。因为金星有二氧化碳大气层，并且永远笼罩在厚厚的云层中。Lustig-Yaeger说：“目前我们处于研究小型系外岩石行星的前沿，但是我们也不过刚刚开始了解它们的大气层可能是什么样子。”

近日，美国宇航局（NASA）詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）团队宣布，望远镜上的“眼睛”NIRSpec（近红外光谱仪）已经完成校准，并开始获取首批科学数据。这可以说是个非常重要的里程碑，因为受新冠肺炎疫情等诸多因素影响，NASA 始终在以精简的方式推动 JWST 的发射和部署。在正式启动 JWST 之前，NASA 必须通过 17 种仪器“模式”的测试，而校准 NIRSpec 是其中的第 10 个模式，超过了总数的一半。JWST 团队表示：“最近确认的 NIRSpec 目标获取能力，将使 NIRSpec 团队为我们进行最后的调试活动做好准备。我们迫不及待地想在今年夏天看到 NIRSpec 进行的首次科学观测！”事实上，根据该机构发布的消息，该团队已经开始获取部分科学数据。按照预期计划，NASA 可能会在 7 月 12 日公布 JWST 拍摄到的第一张星际图像。JWST 主要有四个关键组件，每个组件都有助于该机构概述的 17 种模式。值得注意的是，几乎所有这些模式都依赖于某种类型的红外光探测，这意味着它们可以研究人类肉眼看不到的电磁波谱。JWST 团队解释称:“研究不同波长的光的强度或亮度，可以提供关于宇宙中各种物质的关键信息。从遥远恒星周围的太阳系外行星，到宇宙边缘模糊的星系，以及我们太阳系中的天体，都是如此。”JWST 上最重要的仪器可能是近红外摄像头 (NIRCam)。NIRCam 将在探测宇宙和成像时至关重要。美国航空航天巨头洛克希德・马丁公司的空间科学和仪器总监艾莉森・诺特 (Alison Nordt) 解释说:“如果 NIRCam 出现故障，望远镜也就无法进行观测。”第二个关键组件是中红外仪器 (MIRI)，它由摄像头和光谱仪组成，用于探测中红外电磁区域光线照射下的物体。此外，这个组件中还有近红外成像仪和无缝隙光谱仪 (NIRISS)，后者基本上是个系外行星搜寻机器。在 JWST 上，还配有导航系统，也就是精细制导传感器，它可以帮助确定瞄准范围，不会让光纤“迷路”。最后，就是 NASA 最新完成测试的明近红外光谱仪。JWST 团队解释称，近红外光谱仪是韦伯望远镜上的一种仪器，可以在近红外波段观测天体物理和行星物体的光谱。换句话说，它的工作是检查在近红外区域发光的太空现象，但不仅仅是成像这些物体，它还可以研究它们的化学成分。在目标捕获方面，JWST 团队表示，NIRSpec 有个重要的反射镜，可以在望远镜探索时将宇宙目标放置在合适的位置。这至关重要，因为这样的信息有助于 NIRSpec 光谱仪知道去哪里寻找目标。这面反射镜有两种方式实现上述功能，即宽孔径目标捕获 (WATA) 和基于微快门组件的目标捕获 (MSATA)。JWST 团队表示，在测试过程中，WATA 的表现“非常出色”，而 MSATA 也取得了不错的进展，对我们来说幸运的是，这两次成功都为我们提供了令人惊叹的宇宙图像。此外，对于 MSATA, JWST 团队来说，这种测试方法很难使用。它要求在设备快门宽度的十分之一范围内对 iNIRSpec 科学光谱强度进行适当的估计。这是非常精确的。研究小组说，从 150 公里外看，它的大小和大黄蜂差不多，只有 1.5 厘米。现在，NASA 已经成功地完成了多项部署任务，在我们期待已久的 7 月 12 日到来之前，还有 7 种模式需要测试。

近日，詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）拍摄到一颗太阳系外行星的直接图像，这是该空间望远镜首次拍摄到相关图像。由于该望远镜的性能比预期的好10倍，未来很可能将看到更多类似图像。JWST上的NIRCam和MIRI仪器看到的系外行星HIP 65426 b。图片来源：NASA等 到目前为止，天文学家仅拍摄了20颗太阳系外行星的直接图像，它们全部来自地球上的望远镜。但由于地球大气层阻挡了很大一部分红外波段的光，所以很难探测到这些行星的细节特征。　　英国埃克塞特大学的Sasha Hinkley说：“身处地球确实为我们探测行星制造了一些障碍。直到今天，我们探测到的质量最小的行星大约是木星质量的两倍。”　　现在，Hinkley和同事利用JWST直接拍摄到了太阳系外行星HIP 65426 b的图像。该行星的质量约相当于7个木星，围绕一颗距离地球400光年的恒星运行。研究小组在红外波长范围内以前所未有的精度捕捉到了它。　　JWST打破了限制，Hinkley说，未来的观测应该能深入到远小于木星质量的天体。“这将使我们能够找到太阳系中类似于冰态巨行星的行星。”　　HIP 65426 b相对年轻，温度也较高，这意味着其更容易成像。它之前曾被地面望远镜观测到，因此研究人员使用它测试JWST的系外行星成像能力。他们发现，JWST的性能比预期的好10倍，而且比之前的任何望远镜都灵敏得多。　　团队成员、爱丁堡大学的Beth Biller说：“JWST的灵敏度非常高，所以我们可以看到比较模糊的天体，尤其是距离恒星稍远的那些。”　　该团队在不同的红外波长范围内都可以捕捉到HIP 65426 b。“通过在如此广泛的波长范围内观察行星，我们可以获得更多信息，如关于其大气层的化学成分等。”Hinkley说，“这非常重要，因为了解行星的组成和化学成分可能会告诉我们其形成过程。”　　对HIP 65426 b进行成像很棘手，因为它的轨道离母星很近，这造成了亮度上的高对比度。团队成员利用日冕仪屏蔽了恒星的光线，使他们能够在一段波长范围内看到图像。JWST的两台红外仪器NIRCam和MIRI让行星看起来有些不同，因为这些设备处理图像的方式有所不同。　　诺丁汉大学的Michael Merrifield说，由于JWST需要观测许多不同的天体，它实际上并不是最佳的系外行星成像设备。“但这仍是一个巨大的飞跃，它可能会把我们带进一个从未去过的领域。”

近日，欧洲空间局（ESA）发布了欧几里得空间望远镜拍摄的第一张测试图像。图像中的恒星和星系闪闪发光，清晰可见，标志着这个新的空间望远镜正在开启绘制深空地图的艰巨任务。欧几里得空间望远镜于7月1日，搭乘美国太空探索技术公司“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。在约一个月后到达最终轨道，这里到地球的距离大约是月球到地球距离的4倍。在欧几里得空间望远镜驶向目的地的过程中，地球上的研究人员就已经启动并校准其搭载的两台相机，并获得了首批图像。传回的图像显示，这两台相机都能按预期工作，在可见光和红外光下凝视宇宙。这些图像显示的天球面积约为满月面积的1/4，但在为期6年的任务中，欧几里得空间望远镜将观测约30万倍大的区域，覆盖整个天球面积的1/3。“目前测试图像只包含了几个星系，在完全校准后，欧几里得空间望远镜最终将观测100亿光年范围内的数十亿个星系，以创建迄今最大、最精确的宇宙3D地图。”ESA欧几里得项目管理者Giuseppe Racca说。仪器完全校准预计需要几个月的时间，之后欧几里得空间望远镜将开始绘制地图。最终目标是弄清物质在宇宙中的分布，测量它是如何聚集和移动的，这将使科学家获得对暗物质和暗能量本质前所未有的了解。

在广袤野外探索动物痕迹时，你会选择哪种辅助设备呢？双筒望远镜目前使用比较普遍，其次是可以用来在夜间发现动物的夜视仪。但即使是夜视仪在条件不良情况下（夜间非常黑）有时也很难发现动物，还好有不依靠光源就能发现物体的红外热像仪，它能在任何条件下，精准探测野生动物的位置。红外热像仪可以穿透黑暗，忽略视觉伪装。与所有其他夜视系统不同，它们不需要任何光线即可产生清晰的图像。许多动物大多在夜间活动，利用黑暗的掩护不被发现，但即使在完全黑暗和其他所有天气条件下，它们也会在热图像中清晰地显示出来。FLIR红外热成像单筒望远镜拍摄的斑点狗红外热像仪被世界各地的专业纪录片制作人、野生动物爱好者和护林员广泛使用。有人会觉得它们还非常昂贵，但其实FLIR Scout TK等热成像单筒望远镜非常实惠，今天小菲就来详细说说它在野生动物发现方面的实际应用！红外热像仪野外追踪中的“妙用”瑞士自然摄影师和自由野生动物记者Michele Costantini是首批接受FLIR单筒手持式红外热像仪进行测试的人之一。他在瑞士狩猎杂志《Jagd&Natur》撰写了一篇关于这种新型野生动物检测工具的评论文章。Costantini解释道：“直到几年前，红外热像仪的成本还比中型汽车还要高。然而近些年，市场上出现了一些价格实惠的红外热像仪。虽然这些红外热像仪的分辨率低于大多数数码照相机的分辨率，但热像仪的高对比度图像确实是跟踪动物的好方法。有了这些设备，即使在完全黑暗或轻雾的环境中，你也能非常清楚地看到动物和人的轮廓。”等温线调色板高亮显示图像中最热的部分，以快速识别热源FLIR红外热像仪不仅能提供无与伦比的夜间视觉效果，而且在白天也非常有用。Costantini解释说：“许多种类的动物已经进化到与周围环境融为一体，这使得护林员或野生动物爱好者很难找到它们。然而，这些伪装的动物在热图像中非常突出。”善于伪装的熊在热像仪的镜头下清晰可见，这在渐变的等温线(左)和熔岩(右)调色板中可见Costantini发现，他所在地区的野生动物比预期要多。“因为大多数野生动物都有很好的伪装，如果你使用传统手段，如双筒望远镜或夜视仪，它们中的许多仍然不会被发现。正如大多数护林员和野生动物爱好者所熟知的那样，在干草地中追踪小鹿几乎是不可能的。然而，使用红外热像仪，即使是最会伪装的动物也能被观察者看到。”根据经验，Costantini能够用测试的FLIR热成像单筒望远镜发现几乎所有的温血动物。“如果你有一个好的观察点，就可以很快在草地上找到热源。我们发现，不仅像猫和兔子这样的温血动物会散发热量，蚂蚁和粪堆也非常清楚地出现在热图像上。”全新红外热成像单筒望远镜：Scout TKxFLIR全新的室外热成像单筒望远镜是FLIR Scout TKx，这是一款袖珍型红外感应单筒望远镜，可以在漆黑的环境中（比如深夜和昏暗房间）帮助您清楚地看到90多米外的人、物体和动物。其内含即时警报、Graded Fire 等多种视频调色板，电池续航时间长达7小时，可供您在野外一整夜的使用！Scout TKx热成像单筒望远镜采用IP67防护等级的外壳，可在各种天气条件下保护关键硬件组件。防水、紧凑、轻便、抗震，这款坚固耐用的设备完全能够应对恶劣的户外环境。直观的控件和改进的内部菜单允许快速调整热调色板，并可轻松访问画中画缩放、视频录制和 GPS 功能等新功能。FLIR Scout TKx包含多种调色板，供不同环境使用了解工具的局限性也很必要。Costantini认为，白天护林员或野生动物爱好者仍应在FLIR热像仪旁携带双筒望远镜。“如果你只依赖热像仪，你可能会识物不清。简单地说，热像仪对发现野生动物非常有用，甚至可以区分它是哪种动物，但要确定动物的性别或健康状况，你仍然需要双筒望远镜。”全新FLIR红外热成像单筒望远镜作为夜间户外探索的“神器”它将为您带来前所未有的野外探险体验！这款小巧便捷，简单易用

詹姆斯韦布太空望远镜（JWST）发现了迄今为止确定的最遥远星系，它形成于大爆炸后约3.25亿年。天文学家使用一种名为红移的度量方法测量地球与宇宙天体的距离。由于宇宙膨胀，天体离地球越远，其远离速度越快。这种度量方法与多普勒效应相似，即物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。来自星系的光的速度越快，颜色会变得越红，通过比较一个星系的可视颜色和它的实际颜色，天文学家可以确定地球与一个星系的距离。在JWST对星系的早期观测中，天文学家只能对每个星系的红移进行近似估计，因为他们没有来自这些星系的光谱的详细数据。这些观测提供了红移为12或以上的星系的线索，这意味着它们似乎在3000万光年之外，可能在大爆炸后的4亿年内形成，但由于缺乏精确的证据，许多科学家对这些发现持怀疑态度。“证明这些星系确实存在于早期宇宙中是至关重要的。”英国赫特福德郡大学的Emma Curtis-Lake在一篇博文中说，“较近的星系很可能伪装成非常遥远的星系。”来自10个国家的80多位天文学家参与了JWST高级深外星系调查（JADES）。如今，研究人员已经确认了4个极远星系的红移，范围在10.4到13.2之间。这意味着它们形成于大爆炸后的3.25亿年至4.5亿年。此前确认的最高红移记录约为11。“这是迄今采集到的最微弱的红外光谱。”意大利比萨高等师范学院的Stefano Carniani说，这项观测共覆盖了250个微弱的星系，并计划在2023年进行另一组观测。该观测预计将证实更多这样遥远的星系，这将告诉科学家星系形成的早期，以及最遥远的星系与周围的星系有何不同。Curtis-Lake等研究人员于12月12日在美国巴尔的摩举行的空间望远镜科学研究所（STScI）会议上发表了这些新发现，主题是“来自JWST的首个科学成果”。“通过这些测量，我们可以知道星系的固有亮度，并计算出它有多少颗恒星。”美国加州大学圣克鲁兹分校的合著者Brant Robertson说：“现在我们可以开始真正研究星系是如何随着时间的推移组合在一起的。”“如果不了解星系发展的初始阶段，就很难了解它的现在。后来发生的事情很大程度上取决于这些早期恒星的影响。”英国剑桥大学的合著者Sandro Tacchella补充说。

巨型望远镜拍下银河系壮观画面银河系中心黑洞模拟图据英国《每日邮报》报道，德国马普地外物理研究所的天文学家仔细地观察了我们银河系的中心，并用甚大望远镜拍下银河系壮观画面，从而证实在我们的银河系中心有一个巨大的黑洞。 在此观察期间，德国天文学家利用智利欧洲南方天文台的甚大望远镜，16年持续跟踪观察了围绕银河系中心运行的28颗恒星的运动情况。据天文学家认为，恒星围绕银河系中心运转的情况显示一个400万太阳质量的黑洞一定存在于银河系中心，且距离地球大约27000光年。钢坯负责该研究项目的莱恩哈德根泽尔教授表示其研究成果首次为证明超大质量黑洞确实存在提供了一个最好的实验证据。 由于从地球上观察天空多受星际尘埃的阻挡，天文学家通常很难看到银河系的中心区域。而在这次观察中，他们利用能透过尘埃云的红外线光进行观察，从而能清晰地看到银河系的中心区域。科学家一直怀疑在银河系的中心区域潜伏一个巨大黑洞，这个黑洞就是"人马座A星"(Sagittarius A-star),是一个质量为太阳400万倍的"怪物"。这次新观察结果进一步证实了这种猜测。 据皇家天文学会的罗伯特马赛博士说，"虽然我们认为黑洞具有潜在的威胁，如果你距离它太近，就会有生命危险，但是它们在星系的形成过程中可能扮演着重要角色，这个重要性不只局限在我们的银河系的形成上，还包括所有其他星系。它们在物质集结过程中起着重要作用，如果物质的密度足够大，这个环境就可以促使恒星形成。通过这个过程，第一代恒星和星系诞生了。"(尼特)

NASA的詹姆斯-韦伯太空望远镜的镜子与科学仪器对准的第六个阶段已经结束，这为它们能够创造出最准确和最集中的图像做好了准备。在中红外仪器(MIRI)继续冷却的同时，光学团队已经成功地将天文台的其他机载仪器跟韦伯的镜子对准。由于之前的对准工作非常得精确，以至于团队得出结论--在第七也是最后一个阶段之前没有必要对副镜进行额外的调整，这将涉及到MIRI在完全冷却之后。Ball Aerospace韦伯波前感应和控制科学家Chanda Walker说道：“作为一般规则，调试过程从粗调开始，然后进入细调。然而早期的副镜粗调非常成功，以至于第六阶段第一次迭代中的细调是不必要的。这一成就要归功于多年的规划和波前传感团队之间伟大的团队合作。”在整个对准过程的大部分时间里，韦伯的18个六角形镜面和副镜面都只对准了近红外相机(NIRCam)仪器。在完成这一最新步骤后，天文台现在跟精细制导传感器(FGS)、近红外无缝隙光谱仪(NIRISS)和近红外光谱仪(NIRSpec)及NIRCam对准。一旦MIRI在未来几周内完全冷却到其低温工作温度，它将进行第二次多仪器对准，进而在需要时对仪器和镜子展开最后的调整。当望远镜完全对准并能向每个仪器提供聚焦的光线时，团队将举行一次关键的决策会议以确认詹姆斯-韦伯空间望远镜对准工作的结束。然后，团队将从对准工作过渡到调试每个仪器进行科学操作，预计将在今年夏天开始。

詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）带来了新的宇宙大片。　　近期，研究人员公布了JWST先进深场河外巡天（JADES）计划的部分观测结果，确定了一些有史以来人们观测到的最早的星系。它们诞生在宇宙大爆炸后的6.5亿年内。这些让天文学家赞叹不已的发现表明，恒星和星系的形成与演化比任何人想象的都早得多。　　在JADES计划中，JWST观测了天炉座所在的星空，发现了有史以来人们观测到的最遥远的星系。　　事实上，早在2004年哈勃空间望远镜就对这片深空进行了为期11天的观测，发现了数千个星系。但与哈勃不同的是，JWST主要在红外波长下工作，这使得它非常适合观测极远的星系，因为当宇宙膨胀时，这些星系的光会被拉伸，使其看起来更红。　　天文学家通过红移来测量这些星系与我们的距离，红移越高，离得就越远。目前JADES计划已经确认了717个红移可能大于8的星系。天文学可以借此了解宇宙早期情况。其中，JWST于2022年底发现的名为JADES-GS-z13-0的星系红移为13.2，这意味着它看起来就像宇宙大爆炸后3.2亿年时的样子，是目前已知宇宙中最遥远天体纪录保持者。　　尽管只有几百光年宽，但JADES-GS-z13-0正在以媲美银河系的速度产出新恒星。这表明早期星系是恒星形成的温床。　　而一个比JADES-GS-z13-0晚产生约3亿年的巨大球状星系则提示科学家宇宙从诞生之初就是动态的。　　JWST还发现了形状像狗骨头的天体，目前推测其红移为11.3，看起来像是大爆炸4亿年后的样子。　　这个“发光狗骨头”似乎是两个正在聚集并结合的较小星系。这意味着，到宇宙大爆炸后4亿年，恒星已经出现并组成了星系，其中两个星系甚至已经聚集在一起。科学家们没有想到宇宙中早期就有这么多星系活动了。　　此外，JWST观测了由哈勃望首次发现的名为GN-z11的星系。从JWST视角看，它像是一个极其紧凑明亮的球体，且在星系边缘有异常的原始氦气袋，表明这个星系包含了宇宙中最早形成的一批恒星。如果这一推测为真，科学家将实现探测宇宙最早一批恒星的梦想。　　在公布的发现中，还有一个外围形成的恒星比中心形成的恒星多的星系。它诞生于宇宙大爆炸后约7亿年，先在紧凑的中心形成了和现在大星系一样多的恒星。然后转战外围区域制造恒星，而这一阶段正是现在科学家们经常观测到的。　　“这是我们第一次能够量化宇宙在早期阶段是由内而外增长的。这令人惊讶，因为理论表明的与此相反。”英国剑桥大学天体物理学家Sandro Taccella说。　　最后值得一提的发现是获得“宇宙玫瑰”称号的花朵状的红色星系。但组成玫瑰星系的天体间可能没有物理联系，因为它们距离不同，红移范围在2.5到3.9之间。　　但这些数值表明它们处于“宇宙正午”的中心。所谓“宇宙正午”是宇宙大爆炸后约30亿年的一个时期，恒星的形成处于峰值。那个阶段星系形成恒星的速度飞快，产生了当今宇宙中已知的大多数恒星。

美国宇航局预计在2017年初宣布概念研究方案，航天器的科学仪器预算为1.25亿美元　　据腾讯太空(罗辑/编译)：在地球轨道上，美国宇航局所管辖的空间望远镜是全球最多的，性能也最为先进，几乎覆盖了所有的观测波段。2018年，美国宇航局将发射迄今最先进的空间望远镜，詹姆斯-韦伯望远镜，这是一具红外线天文台。不过，美国宇航局又在筹划一种更先进的望远镜，主要工作波段为X射线，被命名为X射线成像偏振探测器，目前已经入围了三个方案，预计在2020年底会发射升空，将作为X射线天文学观测上的主力。　　目前入围的三个方案都是目前X射线观测上的顶尖水平，比如来自加利福尼亚技术研究所的SPHEREX望远镜，美国宇航局马歇尔太空飞行中心提出的IXPE计划，以及美国宇航局戈达德太空飞行中心的PRAXyS方案。每个科学小组会获得100万美元的资金支持，美国宇航局也会进行为期11个月的任务概念研究。预计在2017年初宣布概念研究方案，航天器的科学仪器预算为1.25亿美元，并安排了5000万美元的发射费用。　　IXPE和PRAXyS这两个方案主要目标是个宇宙中高能事件，比如恒星工厂和恒星死亡后的情景，这些过程可产生强大的X射线信号。此外，科学家还希望收集黑洞周围的X射线信号，超致密的中子星、恒星爆炸、遥远星系中央内核的X射线信号等。IXPE采用X射线偏振技术，可以对中子星、脉冲星星云、恒星、黑洞等主要宇宙天体进行研究，符合美国宇航局的任务要求。　　PRAXyS方案则使用了一种不同的方法来研究X射线天文学，PRAXyS任务的首席研究员基思认为PRAXyS方案类似于GEMS引力与极端磁场研究项目，后者在2012年被美国宇航局取消。SPHEREX任务概念将对天空进行全面扫描，时间至少持续两年，还可以观测宇宙中的引力波。此外，SPHEREX任务还可以对一些恒星系统演化的早期阶段进行研究，比如冰是否存在于恒星周围。

国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇天文学论文称，根据韦布空间望远镜(JWST)的观测结果，地球大小的系外行星TRAPPIST-1b上未发现大气的迹象。该论文介绍，研究人员利用哈勃望远镜和斯皮策空间望远镜，通过投射光谱技术观测了TRAPPIST-1系统内的所有行星，但并未探测到任何大气特征。TRAPPIST-1b是距离该系统的M型矮星最近的行星，接收的辐射是地球从太阳接收辐射的4倍。这种相对较大幅度的恒星加热表明，TRAPPIST-1b的热发射也许是可测量的，而这或能用来了解该行星的大气。论文通讯作者和第一作者、美国国家航空航天局(NASA)艾姆斯研究中心托马斯格林(Thomas Greene)和同事与合作者一起，利用韦布望远镜上可观测中长波辐射的中红外设备(MIRI)，评估了TRAPPIST-1b的热发射。他们探测到了该行星的次食(当TRAPPIST-1b运行到M型矮星背后时)，并测量了该行星白昼侧的温度及其大气特性。论文作者指出，对他们研究发现的最直接解释是：几乎没有或只有很少的行星大气能让来自宿主星的辐射再分布，而且几乎没有可探测到的来自二氧化碳或其他物种的大气吸收。这或许是因为TRAPPIST-1b吸收了来自M型矮星的几乎所有辐射，而且没有高压大气。该地球大小系外行星上缺乏充足大气的研究结果，与建模预测结果也是一致的。论文作者表示，今后的观测有望使人们进一步理解TRAPPIST-1b上热的再分布，以及M型矮星类地行星的性质和它们与太阳系同类行星的差异。

北京时间2022年7月11日凌晨5点，人类有史以来最强大的太空望远镜——詹姆斯韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope, 简称JWST）发布了第一张经过官方处理的科学图像。这张前所未有的清晰宇宙图像标志着人类对宇宙的观察进入了新的红外时代，也引起了人们对韦布空间望远镜的更多兴趣。韦布望远镜首张经过官方处理的科学图像 韦布空间望远镜经历了二十五年研发，耗资100多亿美元，是集人类多领域顶尖科技于一身的强大观测仪器。它的主要观测波段为红外，这是因为来自早期宇宙的光在经过百亿年的红移后，大部分已经变成了红外线。但观测红外线是件麻烦事，所有具有温度的物体都会发射红外线，温度越高红外辐射就越强。为了观测到来自遥远宇宙深处的红外线，韦布的核心组件之一中红外成像仪（Mid-Infrared Instrument, MIRI）必须运行在低于7K（-266℃）的低温环境下，以抑制成像仪自身红外“噪音”的干扰，获得高质量的图片。这个温度甚至比韦布空间望远镜所在的空间温度（约36K）还要低30度，因此必须使用额外的制冷系统才能实现。 实现这样低的温度本身已经很不容易了，更何况韦布空间望远镜独自运行在距地球150万公里的L2拉格朗日点上。这套制冷系统还必须满足体积小、重量轻、可靠性高、振动低等一系列苛刻要求，才能保证韦布在十余年设计寿命内的稳定工作。韦布身上这套顶尖的制冷系统，便是被NASA工程师们称为“最强黑科技”的脉管式热声制冷系统。MIRI的超低温制冷装置 热声制冷是目前最先进的制冷方式之一，它利用热在弹性介质（常为高压惰性气体，如氦）中引起声学自激振荡的物理现象实现介质的压缩或膨胀，进而实现对热量的“搬运”达到制冷的效果。没看懂也没关系，总之与传统压缩机式制冷相比，热声制冷的优势在于装置结构非常紧凑，制冷效率高，并且几乎不需要机械运动部件，因此成为了韦布空间望远镜的不二选择。下面这张图就是韦布空间望远镜的脉管式热声制冷装置示意图，有兴趣的同学可以研究一下。脉管式热声制冷装置示意图 “天霁”ODS5-PRO高精度环境空气破坏臭氧层物质（ODS）与含氟温室气体监测系统在对环境空气进行监测时，为了实现对四氟化碳、三氟化氮等痕量超低沸点（约-130℃）组分的有效捕集，制冷温度需要低于-200℃（73K）。这个温度虽然比韦布的7K高了不少，但也足以让空气液化了。为了满足在线监测系统对于可靠性的要求，“天霁”ODS5-PRO采用了和韦布空间望远镜同款的脉管式热声制冷系统。该系统极为小巧，却可以在10分钟内实现从室温到-200℃的急速制冷。相比于上一代压缩机制冷，该系统不需要外置压缩机和传统制冷剂，可集成在主机内部，且制冷效率高，可靠性好。“天霁”ODS5-PRO超低温制冷系统 脉管式热声制冷系统的应用，使“天霁”ODS5-PRO分析精度、工作效率和可靠性均得到了有效保障。该低温技术源自工程中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室，具有完全自主知识产权，是真正的“中国创造”+“中国制造”。