[發(fā)明專利]空間X射線探測定位精度地面試驗方法

有效

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• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109765636B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘騰;張龍;顧荃瑩;盧方軍;李剛;洪斌;黃柯彥;繆遠明;張雪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計部
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

空間X射線探測定位精度地面試驗方法，首先模擬望遠鏡圖像重建精度，然后進行衛(wèi)星姿態(tài)保障精度驗證、望遠鏡指向變化影響驗證，最后計算得到望遠鏡對空間X射線探測定位精度驗證結(jié)果。本發(fā)明基于非位置敏感的準直型探測器直接解調(diào)方法，建立空間X射線探測定位精度地面試驗方法及步驟，并利用衛(wèi)星測試、真空熱試驗等試驗項目驗證空間X射線定位精度；利用非位置敏感準直型探測器點擴展函數(shù)與安裝基準的變化關(guān)系，通過地面真空試驗測量安裝基準變化，驗證了空間環(huán)境變化對空間X射線探測定位的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間X射線探測定位精度地面試驗方法，適用于應用準直器型X射線望遠鏡的航天器在軌對未知X射線源位置確定精度的地面試驗方法。

背景技術(shù)

X射線起源于天體上的高能物理過程，與高溫、高密度、強磁場、強引力場等極端物理條件相關(guān)，是研究黑洞、中子星等天體性質(zhì)的主要手段。地球大氣會吸收X射線，所以對天體的X射線觀測只能在大氣之上進行。人類發(fā)現(xiàn)的第一個黑洞，天鵝座X-1，就是通過X射線探測到的。“1965年日本學者小田率先提出一種利用準直器型探測器定位天空中X射線源的方法，次年便將探測器發(fā)射上天，測得了第一個宇宙X射線源的位置”于是NASA立即認識到它的重要意義，4年后便將第一顆天文衛(wèi)星Uhuru送入太空，實現(xiàn)了X射線巡天的開拓。因此，在X射線天體觀測領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)和定位新的宇宙X射線源是重要工作之一。

硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星一項重要工作就是對銀河系巡天的工作，可能會發(fā)現(xiàn)一批以黑洞和中子星為主的新的天體源。因此，硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星對發(fā)現(xiàn)新的X射線源和定位新X射線源的位置對科學任務的實現(xiàn)具有重要意義。

對于對地遙感衛(wèi)星的定位精度主要依靠地面控制點和像點實現(xiàn)。但對于空間X射線受到大氣吸收等條件限制則無法使用地面參照物實現(xiàn)對空間X射線觀測衛(wèi)星進行定位。

空間X射線源定位涉及空間X射線成像技術(shù)、衛(wèi)星指向精度、穩(wěn)定度、衛(wèi)星平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度等多種因素。X射線空間探測衛(wèi)星主要包括聚焦成像望遠鏡、編碼板成像望遠鏡以及準直型望遠鏡。聚焦型成像望遠鏡由于其成像精度高，可實現(xiàn)高精度的X射線源定位，但其目前只能應用于低能段。高能段主要使用編碼板成像望遠鏡和準直型望遠鏡，雖然編碼板型望遠鏡可直接對X射線源定位，但其系統(tǒng)相對復雜、造價較為昂貴。準直型望遠鏡一般無法直接對X射線源成像，因此無法對未知X射線源定位，但準直型探測器與直接解調(diào)成像方法相結(jié)合，可以對空間X射線源進行高精度成像，使得準直型望遠鏡也可以定位空間X射線源。對于準直型望遠鏡，由于不是對空間X射線源直接成像，而是利用多個準直型望遠鏡在掃描觀測狀態(tài)下觀測空間目標的數(shù)據(jù)，通過地面數(shù)據(jù)處理獲得空間X射線源的定位信息。

針對準直型望遠鏡對空間X射線源定位精度影響因素較多的特點，建立了理論分析方法，分析結(jié)果表明，影響主要包括衛(wèi)星提供的指向基準信息(衛(wèi)星的定姿精度、時間同步誤差和姿態(tài)插值誤差)、望遠鏡成像誤差以及望遠鏡指向誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了空間X射線探測定位精度地面試驗方法，針對準直型望遠鏡對空間X射線源定位精度影響因素多、驗證環(huán)境條件模擬困難等情況，提出空間X射線探測定位精度地面試驗方法，可解決非位置敏感準直型X射線望遠鏡衛(wèi)星對宇宙空間X射線源定位精度驗證問題，同時也可為空間直接成像類X射線探測衛(wèi)星對空間X射線探測定位精度地面驗證參考使用。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：空間X射線探測定位精度地面試驗方法，包括如下步驟：

(1)模擬望遠鏡圖像重建精度；

(2)衛(wèi)星姿態(tài)保障精度驗證；

(3)望遠鏡指向變化影響驗證；

(4)計算得到望遠鏡對空間X射線探測定位精度驗證結(jié)果。

所述的模擬望遠鏡圖像重建精度的方法為：