宇宙背景探测者

宇宙背景探测者原图链接来自 东方资讯 的图片

宇宙背景探测者（COBE），也称为探险家66号 ，是建造来探索宇宙论的第一颗卫星。他的目的是调查宇宙间的宇宙微波背景辐射（CMB），而测量和提供的结果将可以协助提供我们了解宇宙的形状，这工作也将可以巩固宇宙的大霹雳理论。根据诺贝尔奖委员会的看法：“宇宙背景探测的计划可以视为宇宙论成为精密科学的起点。” 这个计划的两位主要研究员，乔治·斯穆特和约翰·马瑟在2006年获得诺贝尔物理奖。

目录

历史

在1974年，美国国家航空航天局（NASA）公告了一个让天文学家参与的中小型探险家计划。由外界获得了121个提案，其中有三个是研究宇宙微波背景辐射的。虽然这些案子未能被红外线天文卫星（IRAS）所接受，但这三个提案已经很清楚的传达给美国国家航空航天局一个讯息。在1976年，美国国家航空航天局集合1974年这三个提案团队，重新提出一枚联合概念的卫星计划。一年后，这个新团队提出可以由航天飞机或戴尔他火箭发射的绕极卫星，并称之为宇宙背景探测者。他将携带下列的仪器升空：

• 微差微波辐射计（DMR）–一个测量微波的仪器，能够描绘出宇宙微波背景辐射微小变动（各向异性）。（主要研究员为乔治·斯穆特。）
• 远红外线游离光谱仪（FIRAS）–一个分光光度计，用来测量宇宙微波背景辐射。（主要研究员为约翰·马瑟。）
• 漫射红外线背景实验（DIRBE）–一个多波长红外线探测器，用来测量尘粒发射的图谱。（主要研究员为麦克侯斯。）

美国国家航空航天局在排除了发射和数据分析的费用后，在经费不超过三千万的条件下接受了这个提案。但由于探险家计划下的红外线天文卫星经费超支，使得戈达德太空飞行中心迟至1981年才开始宇宙背景探测者建造的工作。为了节省经费，宇宙背景探测者使用与红外线天文卫星相似的红外线探测器和液态氦杜瓦瓶。

宇宙背景探测者起初计划在1988年由航天飞机发射，但是STS-51挑战者的爆炸导致航天飞机停飞，而使计划被延搁。美国国家航空航天局保留了宇宙背景探测者的工程师寻求其他的太空中心来发射宇宙背景探测者。最后，重新设计的宇宙背景探测者在1989年11月18日由戴尔他火箭发射进入太阳同步轨道。在1992年4月23日，一个美国的科学团队宣布，它们从宇宙背景探测者的数据中发现了原始的种子：宇宙微波背景辐射的各向异性。这项基础科学上的发现在世界各地的报导，包括纽约时报，都占上了头版头条。

2006年，服务于美国国家航空航天局位于麻州绿堤戈达德太空飞行中心的约翰·马瑟，和加州柏克莱加州大学的乔治·斯穆特共同获得了诺贝尔物理奖，以表彰他们在宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性上的发现。

太空船

这是一枚探险家类型的卫星，大量沿用了红外线天文卫星的技术，但也有本身独特的特征。

由于需要控制与测量所有来源和系统的误差，所以在设计上必须十分严谨和完整。宇宙背景探测者至少必须工作6个月，并且要抑制大量来自地面的无线电干扰，还有来自其他卫星，以及地球、月球和太阳的辐射。仪器还需要维持稳定的温度和保持增益，还要高度的洁净以减少来自微尘的散射光和热发散。

在测量宇宙微波背景的各向异性现象时，还需要以每分钟0.8转的速率旋转，以控制系统误差，与测量在各种不同距角下的黄道尘。旋转轴也要与轨道速度向量倾斜以防止快中子以超音速撞击造成的红外线余晖可能在大气中沉积气体造成光学的残余。

为了适应缓慢自转状态和对三轴姿态的控制，一对复杂的偏航动量轮被安装在原来的自转轴的轴线上。这些轮子所承载的角动量使得整个太空船创造出了零净角动量的系统。

为了要消除仪器的离散辐射和维持杜瓦瓶和仪器的耐热性，在忽略掉天空覆盖面的完整性下，如此的轨道确保这艘太空船能具体的执行特殊任务：一条高度900公里，倾角99°的圆型太阳同步轨道，可以满足这些需求，并且可以选择由航天飞机（宇宙背景探测者需要有辅助的推力）或戴尔他火箭来发射。这个高度正好在地球充斥着辐射和带电粒子的范艾伦辐射带上方，而升交角的位置选在18:00，使得宇宙背景探测者得以终年处在地球上的日夜交界处的黑暗之中。

这样的轨道结合轴的自转，使他在地球和太阳之间能始终在后方以行星当盾牌，而经历半年的时间就可以充分的扫描过整个天空。

关于宇宙背景探测者最后的两个重要关键是杜瓦瓶和太阳-地球盾。杜瓦瓶是容积650升的致冷器，以超流体的氦来维持远红外线游离光谱仪（FIRAS）和漫射红外线背景实验（DIRBE）在任务进行期间所需要的低温状态。他与使用在红外线天文卫星（IRAS）中的设计是一样的，能在靠近通讯阵列的地方沿着自转轴释放出氦气。圆锥形的太阳-地球盾保护了仪器免于直接受到太阳和地球辐射的干扰，但也干扰了宇宙背景探测者的传送天线和地球之间的无线电讯号。多层的绝缘毯子为杜瓦瓶隔离了外来的热量。

视频

宇宙背景探测者 相关视频

星云宇宙背景视频 震撼！一分钟的宇宙全景，太服气了