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“夸父一號”衛星硬X射線成像儀首圖發佈

2022-11-23 09:18:52 | 來源: 科技日報 | 責編: 陳晨
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“夸父一號”衛星硬X射線成像儀首圖發佈

  自2022年10月9日發射入軌一個多月以來,中國首顆綜合性太陽探測衛星“夸父一號”三大載荷之一的硬X射線成像儀(HXI)開展了各項在軌測試和定標工作。科技日報記者獲悉,中國科學院紫金山天文臺11月21日發佈了HXI首張科學圖像。此次發佈的HXI首圖是對2022年11月11日01時(世界時)爆發的一個M級太陽耀斑的成像,當時HXI開機僅20天。

  “夸父一號”衛星工程首席科學家甘為群介紹,經過多方比對並經後續觀測反覆確認,這是我國首次獲得太陽硬X射線圖像,也是當下國際上地球視角唯一的太陽硬X射線圖像,圖像品質達到了國際先進水準。硬X射線成像原理與普通光學成像不同,除了精密的光學系統,還需要後端的成像演算法等一系列處理。

  HXI載荷數據科學家蘇楊表示,科研團隊通過將11月11日爆發的“雙十一”系列耀斑的HXI數據與太陽動力學天文臺(SDO)上的太陽大氣成像儀(AIA)圖像進行比對後證明,HXI各項功能指標達到預期目標,準直器性能、對齊精度、指向鏡數據、探測器性能、成像演算法、修正演算法、能量定標演算法均達到理想效果。更難得的是,在準直器前後1.2米距離上最難對齊的36微米節距光柵子準直器(最高解析度達到3.2角秒)在成像中也表現突出。這説明,在尚未進行光柵定標的情況下,成像的優越性能已經超過HXI團隊的預期,未來在進行詳細的光柵子準直器定標後預計會達到更好的成像品質。

  HXI由紫金山天文臺牽頭負責研製,承擔著“一磁兩暴”中觀測太陽耀斑非熱輻射的任務。HXI由3台結構上獨立的單機組成:準直器、量能器以及電控箱,它們相當於相機中的鏡頭、電荷耦合器件(CCD)和控制系統。

  當X射線照射HXI準直器時,一部分光子透過金屬鎢光柵間的狹縫進入探測器,一部分光子由於光柵的阻擋而無法被探測器探測到。隨著光子入射方向的改變, 它們在探測器上的透過率將會發生變化,並且呈現週期性的三角波函數。

  為了獲得太陽源區的硬X射線圖像,HXI使用了多達91個子準直器,它們具有不同的節距和角度組合。科研人員通過綜合解讀每個探測器的計數,利用它們之間的相互關係來獲得圖像。

  HXI探測器就像一隻高科技複眼,其中不同節距不同擺放角的光柵就好比許多大小迥異的鏡筒,各司其職,有的擅長看大輪廓,有的擅長看小細節,把它們都綜合起來,就是一組強大的觀測陣列。

  作為中國首顆綜合性太陽探測衛星,“夸父一號”衛星的科學目標瞄準“一磁兩暴”,即同時觀測太陽磁場及太陽上兩類最劇烈的爆發現象——耀斑和日冕物質拋射,研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關聯,同時為空間天氣預報提供支援。

  圖為“夸父一號”衛星HXI載荷對太陽耀斑的兩能段硬X射線成像(25-30和30-35 keV,等值線)疊加在SDO衛星AIA 1700 ? 圖像背景上。

  中國科學院紫金山天文臺供圖

 

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