LUVOIR

LUVOIR（ˈ，Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor，直译：大型紫外光学可见光学红外光学测量仪，意译：大型多波长测量仪）是NASA在STEM fields领导开发的多波长太空望远镜概念。是美国国家科学院2020天文学和天体物理学十年调查研究的四大天体物理学太空任务概念之一。

虽然 LUVOIR 是一个通用天文台的概念，但它的关键科学目标是表征广泛的系外行星，包括可能宜居行星。同时，另一个目标是实现广泛的天体物理学，从再电离时代，到星系的形成和演化，再到恒星和行星的形成。太阳系天体的强大成像和光谱观测也是可能的。LUVOIR将是一项大型战略科学任务旗舰任务，并被考虑在2020年代的某个时候开始开发。LUVOIR 研究团队为 LUVOIR 的两种变体设计了一种设计：一种具有 15.1 m 直径的望远镜反射镜（LUVOIR-A），另一种具有 8 m 直径的反射镜（LUVOIR-B）。LUVOIR将能观察到紫外光、可见光、红外光。

2021年11月4日，2020年天体物理学十年调查建议开发“大型约6米孔径的紫外光、可见光、红外光（IR/O/UV）太空望远镜”，其科学目标是寻找行星上的生命迹象在太阳系之外，并实现广泛变革性天体物理学。这任务利用了LUVOIR和HabEx任务概念。

2019年8月26日，5年LUVOIR任务概念研究最终报告公布，LUVOIR将在大约2039年使用重型运载火箭发射，并将放在日地拉格朗日点轨道上。

## 背景

2016年，NASA开始为未来的大型战略科学任务旗舰任务考虑四种不同的太空望远镜概念。

分别是宜居系外行星成像任务（Habitable Exoplanet Imaging Mission，HabEx）、LUVOIR望远镜、LynxX射线天文台（lynx）和起源太空望远镜（OST）。2019年，四团队向美国国家科学院提交了最终报告，国家科学院独立十年调查委员会建议美国宇航局如果获得资金，LUVOIR将在大约2039年使用重型运载火箭发射，并将被放置在围绕太阳-地球拉格朗日点轨道上。

## 任务

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LUVOIR的主要目标是研究系外行星、宇宙起源、太阳系。

LUVOIR将分析系外行星大气及表面结构与组成。检测遥远系外行星大气生命产生的生物特征。

感兴趣的大气生物特征包括CO2、CO、O2、H2O、臭氧（O3）、甲烷（CH4）等。LUVOIR的多波长能力将提供关键信息帮助了解主星的紫外线辐射如何调节宜居行星大气光化学。LUVOIR还将观察大量具广泛特征（质量、宿主恒星类型、年龄等）的系外行星，目标是将太阳系置于更广泛的行星系统背景下。其五年主要任务，LUVOIR-A预计将识别和研究54颗潜在宜居系外行星，而LUVOIR-B预计识别28颗。

天体物理学研究的范围包括对遥远时空宇宙结构的探索，星系的形成和演化，恒星和行星系统的诞生。

在太阳系研究领域，LUVOIR可在木星可见光下提供高达约25公里的成像分辨率，从而可以对木星、土星、天王星、海王星大气动力学进行长时间详细监测。太阳系彗星、小行星、卫星、柯伊伯带天体的敏感、高分辨率成像、光谱学在可预见未来不会被航天器访问，所以LUVOIR可以提供关于很久以前太阳系形成过程的重要信息。此外，LUVOIR在长期研究太阳系外海卫星（尤其是木卫二和土卫二）的羽流方面发挥着重要作用。

## 设计

LUVOIR将配备一个内部日冕仪，称为“ECLIPS”（Extreme Coronagraph for LIving Planetary Systems，对行星系统活物搜索的极限日冕仪）以实现对类地系外行星直接观测。对于较小的LUVOIR设计LUVOIR-B，新世界任务是另一种选择。

研究的其他候选科学仪器包括：高清成像仪 (HDI)，一种广域紫外光、可见光、红外光相机：LUMOS，一种LUVOIR紫外多目标光谱仪；POLLUX，一种紫外分光偏振计。POLLUX（高分辨率紫外分光光度计）正在由一个得到法国国家太空研究中心的领导和支持的欧洲财团研究。

LUVOIR可以从远紫外观测到近红外。实现对类地系外行星进行日冕观测所需的极端波前稳定性。

LUVOIR设计融合了三个原则。首先，振动和机械干扰被最小化。其次，望远镜和日冕仪都通过有源光学器件结合了几层波前控制。再者，望远镜被主动加热到精确的270K以控制热扰动。

LUVOIR技术开发计划得到了美国宇航局天体物理学战略任务概念研究计划、戈达德太空飞行中心、马歇尔太空飞行中心、喷气推进实验室、诺斯罗普·格鲁曼航空航天系统公司和鲍尔航空航天公司的相关计划的资助。

### LUVOIR-A

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LUVOIR-A（High Definition Space Telescope，HDST)由36镜段组成，孔径15.1m，比哈勃太空望远镜提供的图像清晰24倍。LUVOIR-A将大到足以发现和研究我们附近附近的数十个类地行星。它可以解析诸如小星系核或正在坍缩成恒星和行星的气体云等物体。HDST 的第一项研究由天文研究大学协会（AURA）于2015年7月6日发表。HDST在一份题为“From Cosmic Birth to Living Earths”（从宇宙诞生到活生生的地球）的报告提出，该报告由AURA委托，该报告代表NASA、国家科学基金会管理哈勃和其他天文台。最初的HDST提案的想法包括一个内部日冕仪，一个阻挡来自中央恒星的光线的圆盘，使一颗昏暗的行星更加可见，以及一个可以漂浮在它前面几公里外以执行相同功能的星影。LUVOIR-A可折叠，因此只需一个8米宽的有效载荷整流罩。初始成本估计约为100亿美元，终生成本估计为180亿至240亿美元。

### LUVOIR-B

LUVOIR-B（Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope，ATLAST）是最初由太空望远镜科学研究所（STScI）开发的8米架构。设计目的是产生比詹姆斯韦伯太空望远镜好5-10倍角分辨率，以及比哈勃太空望远镜好2,000倍灵敏度。

LUVOIR研究小组预计，该望远镜将能够像哈勃太空望远镜一样由无人航天器或宇航员通过猎户座飞船或SpaceX星舰进行维修。相机等仪器可被更换返回地球分析其组件和升级。

### ATLAST

用于初始任务概念的原始反义词“ATLAST”是个双关语，指的是决定HST继任者所花费的时间。ATLAST本身提出了三种不同的架构：一个8m的单片镜面望远镜、一个16.8m的分段镜面望远镜和一个9.2m的分段镜面望远镜。当前LUVOIR-B架构采用JWST设计传统，本质是JWST的一个增量变体，具有6.5m分段主镜。依靠太阳能运行，它将使用内部日冕仪或外部掩星仪，可以表征地球大小的系外行星的大气和表面，该系外行星位于长寿命恒星的宜居带，距离可达140光年（43 pc），包括旋转速度、气候、宜居性。该望远镜还将使研究人员能够收集有关主要地表特征的性质、云层、气候的变化及地表植被的潜在季节性变化信息。LUVOIR-B设计用于使用具有行业标准5m直径发射整流罩的重型火箭发射。生命周期成本估计从120亿美元到180亿美元不等。

## 外部链接

- LUVOIR项目网站
- 测量仪，戈达德太空飞行中心
- 大口径先进技术太空望远镜，戈达德太空飞行中心
- 大口径先进技术太空望远镜，太空望远镜科学研究所
- 高清太空望远镜，大学天文研究协会

## 基本资料

- 日语原文：LUVOIR、Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor
- 说明：LUVOIR-A概念图
- 任务类型：太空望远镜
- 运营单位：NASA
- 网站：http://www.luvoirtelescope.org
- 任务时长：主要任务建议5年、消耗品10年、不可维修组件以25年作目标
- 推出时间：2039（方案）
- launch_rocket：SLS Block 2（方案）、SpaceX星舰（方案）
- 参考坐标系：日地拉格朗日点
- apsis：Helion
- telescope_type：多波长
- telescope_diameter：8or
- telescope_wavelength：紫外光、可见光、红外光
- 典型乐器：ECLIPS（Extreme Coronagraph for LIving Planetary Systems，对行星系统活物搜索的极限日冕仪）、HDI（High-Definition Imager，高清成像仪）、LUMOS（LUVOIR Ultraviolet Multi-Object Spectrograph，LUVOIR 紫外多目标光谱仪）、POLLUX（高分辨率紫外分光偏振仪）（CNES）
- 域：任务建议徽章