面向脉冲星深空基准建立的X射线望远镜及发展设想

作     者：周庆勇 魏子卿 雷耀虎 刘思伟 郝小龙 吴富梅 杨彦佶 强鹏飞 ZHOU Qingyong;WEI Ziqing;LEI Yaohu;LIU Siwei;HAO Xiaolong;WU Fumei;YANG Yanji;QIANG Pengfei

作者机构：地理信息工程国家重点实验室西安710054 西安测绘研究所西安710054 深圳大学物理与光电工程学院教育部/广东省光电子器件与系统重点实验室深圳518060 北京通信与跟踪技术研究所北京100090 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室北京100049 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2023年第44卷第3期

页      面：36-53页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家自然科学基金(42004004,42074006,11903001) 国家重点基础研究发展计划(2020YFB0505801)。 

主　　题：深空基准 脉冲星导航 X射线望远镜 X射线探测器 脉冲星计时 

摘      要：深空基准是进入、利用和控制太空的基础,X射线望远镜是构建脉冲星深空基准的重要观测设备。首先,论述了脉冲星计时在深空基准建立中的作用,定性分析了毫秒脉冲星空间观测对X射线望远镜的需求,系统总结了X射线望远镜的国内外技术现状及发展趋势;其次,针对X射线毫秒脉冲星观测中脉冲信号弱而非脉冲信号及空间弥散本底较强的特点,提出了利用毫秒脉冲星高分辨率成像观测抑制非脉冲噪声的方法,并初步设计了一种高分辨率低噪声X射线望远镜;最后,分析了不同的脉冲信号流量、非脉冲信号流量、角分辨率及单次镜片反射效率分别对聚焦成像型、聚焦非成像型和准直非成像型X射线望远镜脉冲星观测信噪比的影响,发现聚焦成像型X射线望远镜在弱脉冲信号和强非脉冲信号流量下具有较好的探测能力。同时计算结果表明:在相同条件下,聚焦成像型望远镜对5颗导航脉冲星的探测灵敏度,比美国中子星内部组成探测器(NICER)的X射线计时仪器(XTI)有不同程度的提高。可见,设计的聚焦成像型X射线望远镜,能够有效地提高毫秒X射线脉冲星的观测能力,能为国家综合定位导航授时(PNT)及深空基准体系的建设提供硬件支持。