文档介绍：第卷, 第期红外
文章编号一一一
超流氦制冷系统在空间红外天文
观测中的应用
刘心广, 吴亦农
中国科学院上海技术物理研究所, 上海
摘要阐述了空间红外天文观测的发展, 针对其中较先进的两颗卫星和
一, 研究了其低温系统的构成, 总结出了制冷的工作原理, 指出了氦制冷在空
间应用所存在的关键技术问题, 并对其研究进行了展望
关键词红外天文观测低温系统超流氦制冷
中图分类号文献标识码
一, 一
力艺了亡亡曲又, , 。职, 力面, ,
, 一, 一, 一
片
,
引言材料制造红外探测器在长达多年的时间
,
, 里天体的微弱红外辐射几乎成了天文观测的
天文学的历史久远其萌生和发展一是源
区。以,
, 盲直到世纪年代后由于红外技术
于先民渔猎和农耕社会的需要二是源于占星
,
。, 的发展和空间探测的成功久隐深空的天体红
术随着天体物理科学的发展观察技术手段越
,
, 。外辐射才成了揭示宇宙奥秘的工具红外天文
来越先进天文学的发展也变得越来越快自哥
,
、、学才得以发展并逐渐揭开了冷宇宙神秘的面
白尼建立日心说伽利略使用望远镜牛顿创立
。
, 纱
微积分解析天体的运动至今天文学及其相关技
红外天文学是在。赵波长范围
术已经发展到可以直接探测百亿光年外的类星
。
。内观测和研究天体的科学一般温度低于
体以及可以飞近太阳系行星进行拍照的水平
的天体的辐射主要在红外区, 是空间红外天文
但是利用红外波段进行天文观测则起步很
,
, 观测的主要对象其意义体现在揭示冷状
晚这是因为红外光是直到世纪才由英国科
、、
。态的物质探索隐藏的宇宙获得丰富的谱特征
学家赫歇尔发现的而且当时由于没有合适的
收稿日期一一
注本文获中国科学院知识创新工程青年人才领域前沿项目资助
。
作者简介刘心广一, 男, 河南人, 在读博士研究生, 研究方向为空间机械制冷机可靠性
· ’
入, 价,
红外年月
和追溯宇宙早期的生命。红外天文观测意义重温度为根据物性, 氦分为氦和氦。氦
大, 但是除了少数大气窗口外, 地球大气层吸收和氦可以相互转化, 当对氦进行减压降温
了几乎所有的红外辐射, 所以必须用高灵敏度时, 在双, 尹下, 液氦
的天基观测平台来进行空间红外观测转化为超流氦, 通常称入为相变。超流氦
工作在中远红外波段的探测器自身需要一由于其超高导热率、极小粘度、热一机械效应等
。
个近绝对零度的环境温度, 而且其探测的目标特点, 被广泛应用于空间红外望远镜的冷却自
和背景也均为冷环境因此, 为了降低光学系统年的空间红外天文卫星开始,
。
本身的热噪声, 提高成像质量, 就必须制冷本年的宇宙背景探测卫星、年的红
文将以国际上目前最先进的两颗红外观测卫星外空间天文台、年的空间红外望远
和一为例, 分析空间红外天文镜以及年日本发射的远红外空间
,
卫星中的低温系统的构成指出实际应用中需探测器一均使用了液氦制冷系统, 液
,
要解决的关键技术并对其发展进行展望氦的携带量从到不等。
一,
空间红外天文卫星下面以和为例分析其低
温