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[任务跟踪] JAXA主导、NASA和ESA参与的宇宙背景辐射B型偏振模式观测卫星LiteBIRD计划

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农民宇航员 发表于 2018-5-2 23:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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       LiteBIRD是JAXA提出、NASA和ESA参与的宇宙背景放射(CMB)B模式偏光观测计划,CMB是大爆炸遗留的辐射。在大爆炸宇宙早期,物质处于等离子体状态,称为重子-光子流体,其中光子与带电粒子发生频繁的碰撞。由于宇宙膨胀,温度在逐渐降低。当温度降到0.1电子伏特时,原子核与电子复合成中性原子,这个时期被称为复合期。之后,宇宙变得透明,遗留的光子在宇宙中自由传播(除了第一代恒星形成后发生的重电离过程以外),这就是CMB。CMB充满了整个宇宙,并携带了大量的关于宇宙早期的信息。从各个方向发射而来的CMB具有差不多的温度以及具有10^(-5)量级的涨落。除了温度以外,光子还有偏振。在复合期以前,由于光子被不停地散射,表现为没有偏振的自然光。复合期结束时,自然光经历最后一次散射就形成了偏振光,并遗留下来。从观测的角度来看,CMB的偏振图像可分解为两种独立的模式,一种是E模式,一种是B模式。E模式具有偶宇称,B模式具有奇宇称。只有引力波的存在才会有CMB的B模式偏振的产生,而标量扰动却没有这种功能。因而,CMB的大尺度B模式偏振就成为原初引力波的独特信号。
       之前ESA的CORE和NASA的PIXIE计划均被取消,因此LiteBIRD成为2020年代世界上唯一能对原始引力波进行观测的望远镜,它的发射有助于人类解答宇宙如何产生的问题。目前LiteBIRD被列入JAXA的战略中型项目2候选,与太阳帆/电推混合动力外行星取样返回任务隼鸟3(旧)或OKEANOS(新)计划)同时完成SRR,进入前期工程研发。
       PS:JAXA下属机构ISAS在2020年代重点投入,期望做出世界独创性科研成果的探测被称为战略中型计划,投资额度在300亿日元(3亿美元)左右,其中战略中型1为MMX(2024),战略中型3为SPICA(2027),战略中型2仍没有最后决定,虽然LiteBIRD和OKEANOS均进入了实际工程研发,但是预算墙决定在2020年代只能进行其中一个
MMX:http://bbs.9ifly.cn/thread-15059-1-1.html
OKEANOS:http://bbs.9ifly.cn/thread-89414-1-1.html
SPICA:http://bbs.9ifly.cn/thread-88966-1-1.html

LiteBIRD的主要被设计观测微波的偏振情况,B模式微波对应的温度非常低(数K)因此其探测器和光学系统必须被严格冷却
其中JAXA负责研发可在4K温度下工作的偏光调制器,采用超导半波長板(Half Wave Plate),超导非接触轴承设计
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NASA提供在0.1K温度下工作的微波探测器
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制冷系统采用两段式冷冻机,可确保3年观测时间(目标5年)
主要数据,和其他计划中的天文卫星一样,顶点于L2
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https://repository.exst.jaxa.jp/dspace/bitstream/a-is/876310/1/SA6000118021.pdf
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