暗物质空间探测器BGO量能器的读出设计

暗物质空间探测器是中国科学院紫金山天文台暗物质空间天文实验室提出的,其目的是为了探测暗物质粒子湮灭可能产生的高能电子和伽玛粒子.整个探测器主要由BGO(Bismuth germanate,锗酸铋)高能图像量能器和闪烁体径迹探测器构成.探测器的能量探测范围将覆盖10 GeV到10 TeV的高能电子和伽玛粒子,其中高能粒子的能量主要沉积在BGO量能器中.为了验证探测器方案,紫金山天文台暗物质空间天文实验室设计了暗物质空间探测器BGO量能器的读出系统原型,并对其进行了初步的测试.     

大面积硅微条探测器在轨数据压缩算法的设计与实现

硅微条探测器具有位置分辨高、响应快、低噪声、低功耗等优点,广泛应用在各大加速器试验中,测量粒子径迹.新世纪以来,逐渐应用于空间探测领域.计划中的"悟空"2号暗物质粒子探测卫星的硅微条探测器将至数十万计,将产生海量的原始数据.如何实现探测器快速实时的数据压缩,是其需要解决的一大难题.立足于面向空间应用的硅微条探测器在轨实时压缩算法,算法采用FPGA (Field-programmable Gate Array)搭建流水线结构的方式实现,在提高系统集成度、节省逻辑资源的同时,批量数据处理时最高可将数据压缩率提升至38.4 M通道/s.算法结构具有通用性,设计思想和方案将为"悟空"2号的径迹探测器的研制提供参考.     

2011年世界空间探测与科学观测活动回顾

2011年,美国、中国和俄罗斯等国都开展了多项空间探测与科学观测活动,发射了月球探测器、木星探测器等,尤其是由于2011年有火星探测器发射窗口,所以进行了两次重要的火星探测器发射,但有喜有悲：携带了世界最先进火星车“好奇号”的美国“火星科学实验室”顺利升空,并奔向火星;而携带了中国首个火星探测器“萤火-1”的俄罗斯的“火卫一-土壤”探测器虽然发射成功,但由于探测器本身故障而无法进入地火转移轨道,导致该任务失败。     

神舟二号飞船搭载的超软X射线探测器和γ射线探测器初步观测结果

1　科学使命和仪器概况2 0 0 1年 1月 1 0日 ,由中国科学院紫金山天文台研制的超软Ｘ射线探测器和γ射线探测器随神舟二号飞船发射升空并于 1月 1 4日成功投入空间观测 .半年以来 ,两台仪器工作性能稳定 ,遥测参数正常 ,下传的科学数据质量良好 ,完全达到了设计要求 ,并已观测到若干宇宙Ｘ和γ射线爆发事例 ,取得了很有价值的科学数据 .空间天文分系统是载人航天工程空间科学与应用系统的重要组成部分 .它由宽能段、高时间分辨的 3台船载仪器组成 ,并能够相互联合、同步触发观测 .其中 ,超软Ｘ射线探测器的探测能段为 0 .2～ 2ｋｅＶ ,Ｘ射…     

一种低噪声硅微条探测器读出电子学系统的设计

硅微条探测器空间分辨率高、工作性能稳定, 广泛地应用于空间高能粒子探测领域. 如费米gamma射线空间望远镜(Fermi Gamma-ray Space Telescope, FGST)以及阿尔法磁谱仪(Alpha Magnetic Spectrometer 2, AMS-02)的径迹探测器中都采用了高位置分辨率的硅微条探测器. 基于硅微条探测器在空间观测领域的应用前景, 针对硅微条探测器单元设计了一套低噪声的电子学读出系统. 整个电子学系统分为前端电子学、数据获取电路和上位机软件. 前端电子学为提高集成度, 采用了一款电荷读出芯片VATAGP8, 实现了多通道、低噪声的电荷信号测量; 数据获取电路使用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)实现了对前端电子学的时序控制以及对测量信号的采集控制; 上位机用来接收、处理数据获取电路采集的信号数据. 在对电子学通道的线性、基线、噪声等性能进行测试之后, 得到系统在0--200fC电荷输入范围内的线性增益约为13.41bin/fC, 积分非线性小于1%, 噪声小于0.093fC. 为了验证电子学读出系统对硅微条探测器单元的读出能力, 将两者集成在一起并测试了宇宙线缪子的能量沉积, 得到读出电子学系统的信噪比大于32, 缪子的电离损失能谱与Landau-Gaussian分布符合较好, 能够满足硅微条探测器单元读出电子学的设计要求.     

新一代木星探测器——“朱诺”升空

2011年8月5日,美国宇航局新一代木星探测器——“朱诺”（Juno）由宇宙神-5火箭发射升空。至今已有多个空间探测器飞向或接近了木星及其卫星．其中包括先驱者10号、11号、旅行者1号、2号、“伽利略”、“尤利西斯”和“新视野”空间探测器,其中只有“伽利略”是真正意义上的第一个木星探测器.     

空间硬X射线探测器的本底分析及估算

目前空间天文已取得了全波段的发展,但在大于２５Ｋｅｖ的硬Ｘ射线波段进展缓慢,这是因为大多数宇宙Ｘ射线源的能谱较陡,在该波段的流量较小,另一个关键因素是用于该波段的探测器的本底计数太高。本文对空间硬Ｘ射线探测器的本底组成及估算方法进行了分析和讨论。     

罗西X射线时变探测器

新年伊始,从美国宇航局传来消息：“罗西X射线时变探测器”（XTE）退役了。在过去了的16年里,基于这架空间X射线卫星的观测数据,科学家发表了2200篇论文,92篇博士论文。     

太阳爆发探测小卫星高能暴谱仪

太阳爆发探测小卫星(Small Explorer for Solar Eruptions,简称SMESE)是中国法国合作小卫星.SMESE计划在下一个太阳活动峰年(-2011年)发射上天,同时观测太阳上两类最剧烈爆发现象:耀斑和日冕物质抛射(CME),瞄准当代科学的前沿课题,同时兼顾空间天气学的应用需要.高能暴谱仪(High Energy Burst Spectrometer,简称HEBS)是太阳爆发探测小卫星上3大主要载荷之一,采用世界最新高能量分辨LaBr3闪烁探测器,观测太阳10 keV-600 MeV的高能辐射.其能量分辨优于3.0%@662 keV,高于目前通用闪烁探测器的2倍以上,可望在耀斑和CMEs的能量释放,粒子加速,以及耀斑和CMEs之间的关系研究方面取得突破.     

嫦娥二号探测器在轨运行视景仿真系统的研究与实现

针对嫦娥二号探测器在轨运行阶段的仿真需求,充分发挥视景仿真的优势,利用嫦娥一号探测器获得的地形和影像数据、日地月嫦娥二号探测器星历数据,基于OSG(OpenScene Graph)设计了针对嫦娥二号任务的在轨运行视景仿真系统。论述了该系统的开发平台,系统总体框架,并对系统的实现进行了详细描述。论述了月球模型数据构建,嫦娥二号探测器构建,星历数据库构建与访问,仿真实体空间位置的实时更新,CCD立体相机探测过程的仿真,视点的控制等实现方法。仿真结果表明系统完全能满足嫦娥二号任务在轨运行仿真的要求,并已应用于嫦娥二号任务执行过程中。