先進高能天體物理學望遠鏡

先進高能天體物理望遠鏡（Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics），又名雅典娜號（Athena）是歐洲航天局在其宇宙願景計劃中選擇的一項X射線觀測任務，以實現對熾熱而活躍宇宙的科學探索。“雅典娜號”將在0.2-12千電子伏特能量範圍內運行，並提供光譜和成像能力，在多個空間參數上同時超過當前運行的錢德拉和牛頓等X射線天文衛星至少一個數量級。

**任務**
該任務的主要目標是繪製熱氣體結構圖，測定其物理性質，並搜索超大質量黑洞。

**歷史與發展**
該任務起源於21世紀初的兩項概念，即歐空局的XEUS（XEUS）和美國宇航局的星座X射線天文觀測臺（Con-X）。2008年前後，該兩項提案合併為美國宇航局/歐空局/日本宇宙航空研究開發機構的國際X射線天文臺（IXO）聯合提案。2011年，國際X射線天文臺項目被撤消，隨後歐空局決定對該提案進行成本縮減修改，成為後來的“雅典娜號”。“雅典娜號”於2014年被選為第二項大型（L2）宇宙願景任務，以探究熾熱而活躍的宇宙科學主題。
“雅典娜號”任務的科學建議由“雅典娜號”科研團隊（ASST）提供，該團隊由來自社會的專家科學家組成。歐空局于于2014年7月16日任命了“雅典娜號”科研團隊。歐空局的研究科學家和研究經理分別是馬迪奧·瓜納塞勒斯（Matteo Guainazzi）博士和馬克·艾爾博士。“雅典娜號”於2019年11月12日成功完成了A輪任務制定審查，下一關鍵點預計是在2023年，歐空局科學計劃委員會（SPC）准予在2034年的發射。

**軌道**
2034 年，阿麗亞娜6型運載火箭 將把“雅典娜號”發射到環繞日-地系統拉格朗日點2附近的大振幅暈輪軌道。選擇環日-地拉格朗日點2的軌道是由於那裡熱環境穩定，空中能見度好，觀測效率高。“雅典娜”每年將對多達 300 顆天體進行預定的觀測，而特殊的“機會目標”模式將允許在4小時內對天空中50%隨機發生的任何事件進行重新定位機動。

**光學器件和儀器**
“雅典娜”X射線天文臺由一臺12米焦距的X射線望遠鏡構成，其有效面積約1.4米2（1千電子伏時），同軸空間分辨率為5弧秒，在離軸30弧分時，空間分辨率下降至10弧秒以下。其反射鏡基於歐空局的硅孔光學（SPO）技術，硅孔光學能提供極好的收集面與質量比，同時仍然提供了良好的角分辨率，它還得益於高技術儲備水平和模塊化設計，非常適合批量生產，以實現前所未有的望遠鏡探測區域。可移動反射鏡組件可在任何給定時間將X射線聚焦到“雅典娜”兩臺儀器（廣角相機和X射線積分視場單元，見下文）中的任何一個。
廣角相機和X射線積分視場單元分別於2018年10月31日和2019年4月11日都成功通過了初步要求審查。 

**廣角相機(WFI)**
廣角相機(WFI) 是一臺基於馬克斯·普朗克學會半導體實驗室所開發的獨特 硅P溝道耗盡型場效應晶體管技術製作的大視場光譜成像相機。P溝道耗盡型場效應晶體管(DEPFETs)具有出色的能量分辨率（3吸附式冷卻器和一臺 隔熱消磁冰箱 date=20211219144845 構成的亞開爾文冷卻器。每次觀察時會通過自動調節X射線源，同步進行數據校準，以達到目標光譜分辨率所需的能量標準。雖然每一像素都提供了一個高分辨率X射線光譜的積分視場單元，但“雅典娜號”反射鏡的散焦能力能使聚焦光束分佈在數百個傳感器上。因此，X射線積分視場單元將能夠觀察到非常明亮的X射線源。它或將以此作為標稱分辨率，用於探測被認為存在於暖-熱星系間介質中的重子，使用明亮的伽馬射線爆餘輝，作為背景源照射宇宙網；或以3-10電子伏特的光譜分辨率，用於測量明亮X射線雙星的自旋並描述在光譜特徵最強（超過5千電子伏特）能量下的氣流和流出物。 
截至2018年12月，當歐洲航天局正式認定X射線積分視場單元聯盟為“雅典娜號”儀器提供方時，該聯盟已聚集了11個歐洲國家（比利時、捷克共和國、芬蘭、法國、德國、愛爾蘭、意大利、荷蘭、波蘭、西班牙、瑞士），加上日本和美國，涉及50多家研究機構。其首席研究員為圖盧茲（法國國家太空研究中心/圖盧茲第三大學天體物理學和行星學研究所）主任迪迪埃·巴雷特(Didier Barret)博士，荷蘭空間研究所簡·威廉·登·赫德(Jan Willem den Herder)博士和義大利國家天文物理研究所下轄空間天體物理學和行星學研究所的路易吉·皮羅(Luigi Piro)博士則為聯合首席研究員。法國國家太空研究中心管理該項目，並代表聯合體負責向歐空局交付儀器。

**“雅典娜號”科學目標**
“熾熱而活躍宇宙”的科學主題圍繞天體物理學中兩個基本問題展開：普通物質如何構成了我們今天所看到的大規模結構？黑洞如何成長和塑造宇宙？這兩個問題只能通過靈敏的X射線空間天文臺來回答。它的科學性能組合在有效面積、弱感光度、測量速度等數種空間參數上超過任何現有或已計劃的X射線任務一個數量級以上，僅舉幾例。“雅典娜號”將對大範圍天體進行非常靈敏的測量。它將探究瀰漫在星系團星系際空間的熱等離子體化學演化、搜尋暖-熱星系間介質難以捉摸的觀測特徵、調查吸積黑洞在全質譜中噴出的強勁外流，研究它們對宿主星系的影響，並確定活動星系核（AGN）相對稀少種群的大尺度樣本，這些樣本是理解吸積黑洞和星系並行宇宙演化的關鍵，其中包括高度模糊和高紅移（z≥6）活動星系核。此外，“雅典娜號”將是一臺向整個天文界開放的X射線天文臺，具有發現未知和意外現象的巨大潛力，旨在現代天體物理學幾乎所有領域提供廣泛的發現。它代表了X射線對將於2030年後投入運行的大型觀測設施的貢獻（包括平方千米陣、歐洲極大望遠鏡、阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列、麗莎號…）。 

**雅典娜社區辦公室**
“雅典娜號”科學研究團隊（ASST）成立了“雅典娜號”社區辦公室（ACO）以獲取在執行歐空局所分配任務時的支持，尤其是作為“廣大科學界利益協調中心”助理的角色。目前，該社區由 分佈於世界各地的800多名會員組成。
雅典娜社區辦公室旨在成為促進“雅典娜”活動與整個科技界之間科學交流的協調中心，並向公眾傳播“雅典娜號”的科學目標。雅典娜社區辦公室的主要任務可分為三類：- 組織和優化社區工作，在多個方面協助“雅典娜號”科學研究團隊，例如通過舉辦會議和研討會或協助製作科學研究團隊的文件，在研究領域幫助提升“雅典娜號”的科研能力，包括確定20世紀30年代早期“雅典娜號”與其他觀測設施之間科學協作關係的白皮書。 - 定期在“雅典娜”門戶網站和社交渠道上發佈 時事通訊 date=20220308171820 、簡要新聞、每週動態，讓“雅典娜”社區瞭解項目的狀態。- 開展趣味交流和外展服務，即 “雅典娜”金塊 date=20180909234349 。
雅典娜社區辦公室由 坎塔布里亞物理研究 date=20220812024337 所主持，其它參與方有日內瓦大學、馬克斯·普朗克地外物理研究所(MPE)。

**另請查看**
 光譜-倫琴-伽馬（Spektr-RG）-俄羅斯-德國高能天體物理空間天文臺。- 擬議的空間天文臺列表- 林克斯X射線天文臺，一架具有更高角分辨率、靈敏度和光譜能力的太空望遠鏡。- X射線成像和光譜任務，“雅典娜號”探路者任務。

**參考文獻**

**外部鏈接**
  “雅典娜號”X射線天文臺：“社區支持門戶” date=20180829033907 -  歐空局宇宙願景網站上的“雅典娜號” date=20220714231821 -  YouTube 上的“雅典娜”任務提案視頻 date=20211219144855 -  “雅典娜號”廣角相機網站 date=20220801103255 -  雅典娜號”X射線積分視場單元網站 date=20180307113900 -  X-IFU, YouTube 上揭開熾熱而活躍宇宙秘密的視頻 date=20211219144838 -  硅孔光學鏡視頻 date=20211219144827 -  硅孔光學鏡動畫 date=20211219144819