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自主研制“龙虾眼”相机究竟难在哪儿?WXT 载荷主任设计师、上海技物所副研究员孙小进介绍,“典型的一片龙虾眼型微孔光学元件(MPO)是由玻璃材质制作而成的球面薄片,上面整齐排列着100多万个比头发丝还细的正方形通道,边长约40微米,壁厚只有8 微米,内壁光洁度要达到1纳米以下。除了关键元部件的挑战,没有X射线光学系统装调测试平台是个让人‘头疼’的问题。”
经过多年技术攻关,WXT研制团队终于实现了“从无到有,从落后到赶超”:成功研制出了MPO龙虾眼X射线光学组件;国际上大规模首次采用大面阵硅基CMOS探测器用于X射线天文探测;创新性地采用望远镜热量回收管理技术和在轨触发式处理技术;自主探索出基于可见光的“离线装调”技术,精确反演出载荷在轨性能;EP探路者试验模块(LEIA)在轨成功获取国际上首幅宇宙大视场X射线聚焦成像天图……终于,团队成功研制出了完整的WXT,该设备所有关键器件均为我国自主研发。
这样一个超高精度的“广角相机”,数据量惊人。如何在有限的处理芯片资源和低功耗环境下,实现望远镜对速率和性能的要求?WXT的峰值数据率为25.3 G,相当于每秒生成25部1 G的电影。由于原始数据量过大,无法通过星地之间的链路进行传输,因此,必须先在卫星上进行在轨数据处理,再将有效的信息下传到地面科学运行中心。
WXT载荷热控主管设计师、上海技物所工程师李军飞介绍,“载荷电子学部件工作时会产生热量,我们回收并利用这部分热量为光学系统提供保温,以防止MPO镜片发生热变形。最初整星需要为WXT提供270W的热控功耗,并且需要1.8平米的辐射板提供电子学散热,通过热量回收设计,WXT控温功耗降为115W,并减少了散热板面积,为整星减轻了重量并保障了大视场观测需求。同时,在轨烘烤阶段,WXT采用分组烘烤及错峰措施,将烘烤阶段峰值功耗由984W减小到424W以下。”
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