Astrosat

Astrosat是印度的第一个多波段空间望远镜，于2015年9月28日由PSLV-XL火箭发射。

## 概要

在搭载于卫星上的印度X射线天文学设备（Indian X-ray Astronomy Experiment，IXAE）于1996年成功进行以后，印度空间研究组织（ISRO）于2004年批准更进一步开发更加全面性的天文卫星，也就是今日的Astrosat。

Astrosat计划有多个印度和其他国家的研究机构参与卫星的制造。而该计划将涵盖的天文物理学重要领域距离尺度从太阳系天体到遥远的宇宙尺度天体；并且从热白矮星脉动到活动星系核随时间的变化都可使用Astrosat进行研究，时间尺度可从数毫秒到数日。

Astrosat 是位于近地近赤道轨道的多波段天文卫星。它搭载的五项设备可观测电磁波谱上的可见光（320–530 nm）、近紫外线（180–300 nm）、远紫外线（130–180 nm）、软X射线 （0.3–8 keV和2–10 keV）以及硬X射线（3–80 keV 与 10–150 keV）。

Astrosat 已于2015年9月28日在萨迪什·达万航天中心以PSLV-XL火箭发射成功。

## 任务目的

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Astrosat 的主要科学任务集中在如下领域：

- 可同时监测宇宙中电磁辐射源在多个不同波段的强度变化。
- 监测是否有新的X射线瞬变现象发生。
- 硬X射线与紫外线巡天。
- X射线联星、活动星系核、超新星遗迹、星系团与星冕的宽波段光谱研究。
- X射线源期性与非周期性光度变化。

Astrosat 计划可进行涵盖无线电波、红外线、可见光、紫外线与X射线的多光谱波段观测。观测目标可以是特定的天体，也可以进行大范围巡天。当进行无线电波、可见光与红外线观测时，将会透过配合该计划的地面望远镜进行；如果是较高能量的紫外线、X射线与配合的可见光观测时，则使用Astrosat卫星上的仪器进行。

Astrosat任务也同时研究来自不同射线源的接近同时发生的多波段资料。例如在一个联星系统中，最接近致密天体的区域主要发射X射线，而吸积盘区域主要发射紫外线与可见光，而伴星则主要发射可见光。

Astrosat还可进行以下研究：

- 宽能带的中低分辨率光谱观测，主要着重于X射线辐射体的研究。
- X射线双星时间上的周期和非周期性的变化。
- X射线脉冲星脉动研究。
- X射线双星的准周期振荡、闪烁、爆发等现象。
- 活动星系核短期和长期辐射强度变化。
- 软/硬X射线与紫外线/可见光时滞研究
- 侦测和研究X射线瞬时现象。

Astrosat的团队特别将卫星科学仪器设计为研究星系核心的活动，而星系的核心也被认为是超大质量黑洞存在的地方。

## 酬载

Asrosat 的科学仪器总重量为1513公斤，总共为以下六项：

- 紫外线成像望远镜（UltraViolet imaging telescope，UVIT）可同时以三个波段进行拍摄： 130–180 nm、180–300 nm，以及320–530 nm。该望远镜的视野是直径约28’ 的圆形，紫外线的角分辨率为1.8"，可见光则为2.5"。紫外线部分可透过选择装于转轮上的滤镜选择观测波段。此外，如果是双波段紫外线光栅，则可在转轮上选择其中两个进行光谱分辨率约100 nm的无缝光谱学观测。该望远镜的主镜为40公分。
- 软X射线望远镜（Soft X-ray imaging Telescope，SXT）则是使用聚焦系统与放置于焦平面的深耗尽感光耦合元件（CCD）照相机拍摄能带0.3–8.0 keV 的X射线影像。它的聚焦系统是41层镀金的同心圆锥体，类似沃尔特望远镜掠射望远镜（有效面积120平方公分）。而焦平面上的CCD照相机则非常类似雨燕卫星的X射线望远镜。CCD 工作环境则是经由热电冷却至−80 °C 的温度之下。
- X射线计时与低分辨率光谱研究设备（X-ray timing and low-resolution spectral studies，LAXPC Instrument）则是宽能带（3–80 keV）的X射线计时与低分辨率光谱研究仪器。Astrosat 使用每3个相同的大面积X射线正比计数器（Large Area X-ray Proportional Counters，LAXPCs）为一组组成丛集进行观测；每一组观测单元都是多线多层结构，视野为1° × 1°。这些感应器的设计是要达到能观测3–80 keV 宽能带的X射线、对整个能带的光子要有高侦测率、够窄的视野以避免X射线光源混淆、适当的能量分辨率、低内部背景辐射，以及在太空中能长时间使用。该望远镜观测有效面积为6000平方公分。
- 碲化锌镉成像仪（Cadmium Zinc Telluride Imager，CZTI）是硬X射线成像仪器。该仪器包含像素化排列的碲化锌镉感应器阵列，有效面积500平方公分，可侦测能带为10 – 150 kev。该仪器的感应器感测效率在100 keV下可接近100%，并且相较于闪烁计数器和正比计数器，它的能量分辨率极为优异（60 keV下约2%）。因为像素尺寸较小，可获得中分辨率的硬X射线影像。CZTI 配备一个二维的编码孔径以成像。观测的天空背景亮度分布则是由对应感应器编码演模的阴影模式进行反折积计算获得。除了光谱研究，CZTI还可在100-300 keV 范围进行敏锐的银河X射线源偏振量测。
- 扫描天空监测器（Scanning Sky Monitor，SSM）则有三个对位置敏感的比例计数器，各具有一个一维的编码掩模，并且在设计上十分类似NASA的罗西X射线计时探测器（RXTE）搭载的全天监视器。充满气体的比例计数器将使用电阻导线当作阳极。从导线任一端释放的电荷比例将提供X射线交互作用的位置，并且在感测器上形成成像平面。带有一系列狭缝的编码掩模将在感测器上型成影子，可借此推算出天空亮度分布。
- 带电粒子监测器（Charged Particle Monitor，CPM）将是Astrosat的酬载中用来控制LAXPC、SXT 和 SSM 操作的设备。虽然卫星的轨道倾角将在8° 甚至更低，它三分之二的轨道将通过南大西洋异常区，会有约15到20分钟的时间内有大量带电质子和电子撞击。当卫星进入南太平洋异常区时，CPM将使受控制的仪器高电压降低或暂停资料使用以避免仪器感测器损坏，并使比例计数器的老化程度下降到最低。

## 地面支援

Astrosat计划的地面指令与控制中心是位于班加罗尔的印度太空研究组织遥测、追踪和指挥网络（ISTRAC）。卫星每次经过班加罗尔上空时地面站都有机会向卫星发送指令或从卫星下载资料。每天14次飞过班加罗尔上空的其中10次可被地面站观测到。该卫星每日可在10或11个ISRO设于班加罗尔的追踪与资料接收站可观测到的轨道上传送420 Gigabit。印度深空网络（IDSN）于2009年7月启用的第三个直径11米天线负责追踪Astrosat卫星。

## 时间线

- 2009年4月：塔塔基础研究院的科学家完成了复杂的有效科学酬载开发阶段，并开始将酬载整合至重量1650公斤的Astrosat卫星。当时科学仪器与姿态控制系统设计的困难已被克服，并且数次审查委员会的会议后决定将酬载于2009年中开始送往ISRO的卫星中心，直到2010年初进行组装，让ISRO可在2010年中以PSLV-C34火箭发射Astrosat卫星。
- 2015年5月：Astrosat的酬载整合完成，并且进行最终测试。ISRO发布新闻稿宣布计划于2015年下半年以PSLV C-34火箭将Astrosat卫星发射至高度650公里的近赤道轨道。
- 2015年7月24日：热真空测试完成、太阳能板与卫星连接，并开始最忠的振动测试。
- 2015年8月10日：所有测试通过，装载上火箭前的检查也成功完成。
- 2015年9月28日：ASTROSAT 卫星成功发射入轨道。

其中有两个酬载仪器的设计困难超出了预期，例如软X 射线望远镜是让相关团队花了11年时间才克服的巨大挑战。

## 参与单位

Astrosat 研究计划有以下研究单位参与：

- 印度空间研究组织
- 塔塔基础研究院，孟买
- 印度天文物理研究所，班加罗尔
- 拉曼研究所，班加罗尔
- 校际天文及天体物理学中心，浦那
- 巴巴原子研究中心，孟买
- 玻色国家基础科学中心，加尔各答
- 加拿大太空局
- 莱斯特大学

## 基本资料

- 组织：ISRO
- 轨道类型：近赤道轨道
- 活跃时期：98分
- 推出时间：2015年9月28日
- launch_location：印度斯里赫里戈达岛萨迪什·达万航天中心萨迪什·达万太空中心第一发射台
- 发射载具：PSLV-XL
- mission_length：5 年
- 波长：多波段
- 质量：1650公斤
- instrument_1_name：UVIT
- instrument_1_characteristics：紫外线成像望远镜（UltraViolet imaging telescope）
- instrument_2_name：SXT
- instrument_2_characteristics：软X射线望远镜（Soft X-ray telescope）
- instrument_3_name：LAXPC
- instrument_3_characteristics：X射线计时与低分辨率光谱研究设备（X-ray timing and low-resolution spectral studies）
- instrument_4_name：CZTI
- instrument_4_characteristics：硬X射线成像仪（Hard X-ray imager）
- 网站：http://astrosat.iucaa.in/