宇宙背景探測者
宇宙背景探測者（COBE），也稱為探險家66號 ，是建造來探索宇宙論的第一顆衛星。他的目的是調查宇宙間的宇宙微波背景輻射（CMB），而測量和提供的結果將可以協助提供我們了解宇宙的形狀，這工作也將可以鞏固宇宙的大霹靂理論。根據諾貝爾獎委員會的看法：「宇宙背景探測的計劃可以視為宇宙論成為精密科學的起點。」 這個計劃的兩位主要研究員，喬治·斯穆特和約翰·馬瑟在2006年獲得諾貝爾物理獎[1]。
目錄
歷史
在1974年，美國國家航空航天局（NASA）公告了一個讓天文學家參與的中小型探險家計劃。由外界獲得了121個提案，其中有三個是研究宇宙微波背景輻射的。雖然這些案子未能被紅外線天文衛星（IRAS）所接受，但這三個提案已經很清楚的傳達給美國國家航空航天局一個訊息。在1976年，美國國家航空航天局集合1974年這三個提案團隊，重新提出一枚聯合概念的衛星計劃。一年後，這個新團隊提出可以由航天飛機或戴爾他火箭發射的繞極衛星，並稱之為宇宙背景探測者。他將攜帶下列的儀器升空：
- 微差微波輻射計（DMR）–一個測量微波的儀器，能夠描繪出宇宙微波背景輻射微小變動（各向異性）。（主要研究員為喬治·斯穆特。）
- 遠紅外線游離光譜儀（FIRAS）–一個分光光度計，用來測量宇宙微波背景輻射。（主要研究員為約翰·馬瑟。）
- 漫射紅外線背景實驗（DIRBE）–一個多波長紅外線探測器，用來測量塵粒發射的圖譜。（主要研究員為麥克侯斯。）[2]
美國國家航空航天局在排除了發射和數據分析的費用後，在經費不超過三千萬的條件下接受了這個提案。但由於探險家計劃下的紅外線天文衛星經費超支，使得戈達德太空飛行中心遲至1981年才開始宇宙背景探測者建造的工作。為了節省經費，宇宙背景探測者使用與紅外線天文衛星相似的紅外線探測器和液態氦杜瓦瓶。
宇宙背景探測者起初計劃在1988年由航天飛機發射，但是STS-51挑戰者的爆炸導致航天飛機停飛，而使計劃被延擱。美國國家航空航天局保留了宇宙背景探測者的工程師尋求其他的太空中心來發射宇宙背景探測者。最後，重新設計的宇宙背景探測者在1989年11月18日由戴爾他火箭發射進入太陽同步軌道。在1992年4月23日，一個美國的科學團隊宣布，它們從宇宙背景探測者的數據中發現了原始的種子：宇宙微波背景輻射的各向異性。這項基礎科學上的發現在世界各地的報導，包括紐約時報，都占上了頭版頭條。
2006年，服務於美國國家航空航天局位於麻州綠堤戈達德太空飛行中心的約翰·馬瑟，和加州柏克萊加州大學的喬治·斯穆特共同獲得了諾貝爾物理獎，以表彰他們在宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性上的發現。
太空船
這是一枚探險家類型的衛星，大量沿用了紅外線天文衛星的技術，但也有本身獨特的特徵。
由於需要控制與測量所有來源和系統的誤差，所以在設計上必須十分嚴謹和完整。宇宙背景探測者至少必須工作6個月，並且要抑制大量來自地面的無線電干擾，還有來自其他衛星，以及地球、月球和太陽的輻射。儀器還需要維持穩定的溫度和保持增益，還要高度的潔淨以減少來自微塵的散射光和熱發散。
在測量宇宙微波背景的各向異性現象時，還需要以每分鐘0.8轉的速率旋轉，以控制系統誤差，與測量在各種不同距角下的黃道塵。旋轉軸也要與軌道速度向量傾斜以防止快中子以超音速撞擊造成的紅外線餘暉可能在大氣中沉積氣體造成光學的殘餘。
為了適應緩慢自轉狀態和對三軸姿態的控制，一對複雜的偏航動量輪被安裝在原來的自轉軸的軸線上。這些輪子所承載的角動量使得整個太空船創造出了零淨角動量的系統。
為了要消除儀器的離散輻射和維持杜瓦瓶和儀器的耐熱性，在忽略掉天空覆蓋面的完整性下，如此的軌道確保這艘太空船能具體的執行特殊任務：一條高度900公里，傾角99°的圓型太陽同步軌道，可以滿足這些需求，並且可以選擇由航天飛機（宇宙背景探測者需要有輔助的推力）或戴爾他火箭來發射。這個高度正好在地球充斥着輻射和帶電粒子的范艾倫輻射帶上方，而升交角的位置選在18:00，使得宇宙背景探測者得以終年處在地球上的日夜交界處的黑暗之中。
這樣的軌道結合軸的自轉，使他在地球和太陽之間能始終在後方以行星當盾牌，而經歷半年的時間就可以充分的掃描過整個天空。
關於宇宙背景探測者最後的兩個重要關鍵是杜瓦瓶和太陽-地球盾。杜瓦瓶是容積650升的致冷器，以超流體的氦來維持遠紅外線游離光譜儀（FIRAS）和漫射紅外線背景實驗（DIRBE）在任務進行期間所需要的低溫狀態。他與使用在紅外線天文衛星（IRAS）中的設計是一樣的，能在靠近通訊陣列的地方沿着自轉軸釋放出氦氣。圓錐形的太陽-地球盾保護了儀器免於直接受到太陽和地球輻射的干擾，但也干擾了宇宙背景探測者的傳送天線和地球之間的無線電訊號。多層的絕緣毯子為杜瓦瓶隔離了外來的熱量。
視頻
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參考文獻
- ↑ 美科學家馬瑟和莫特獲得2006諾貝爾物理學獎，東方網，2006-10-3
- ↑ 天體物理期末報告 微波背景輻射的探測及其意義，道客巴巴，2013-11-20