太空装备 之 宇宙背景探测者

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宇宙背景探测者（COBE），也称为探险家66号，是建造来探索宇宙论的第一颗卫星。他的目的是调查宇宙间的宇宙微波背景辐射（CMB），而测量和提供的结果将可以协助提供我们了解宇宙的形状，这工作也将可以巩固宇宙的大霹雳理论。根据诺贝尔奖委员会的看法："宇宙背景探测的计划可以视为宇宙论成为精密科学的起点。"这个计划的两位主要研究员，乔治·斯穆特和约翰·马瑟在2006年获得诺贝尔物理奖。

1989年11月，美国发射了“宇宙背景探测者号”（COBE）卫星（简称“科勃”），12月，“科勃”首次探查深空时，看到了一个完美的宇宙，既无形状亦无变异，大爆炸的余辉是浩瀚、均匀的背景，以仅高于绝对零度的温度向四方空间辐射。“科勃”证实宇宙始于一次猛烈的大爆炸而均匀扩张并冷却至现在的状态。美国科学家最近又观测到一距离地球150亿光年的云团，这是迄今为止所观测到的最大最遥远的物体，这些云团的产生和存在，是由于大爆炸造成的。NASA的宇宙背景探测器（COBE）还发现了宇宙诞生中原始火球的残留物，该小组的最新结果表明，大爆炸宇宙学通过了最严峻的考验。

这是一枚探险家类型的卫星，大量沿用了红外线天文卫星的技术，但也有本身独特的特征。

由于需要控制与测量所有来源和系统的误差，所以在设计上必须十分严谨和完整。宇宙背景探测者至少必须工作6个月，并且要抑制大量来自地面的无线电干扰，还有来自其他卫星，以及地球、月球和太阳的辐射。仪器还需要维持稳定的温度和保持增益，还要高度的洁净以减少来自微尘的散射光和热发散。

在测量宇宙微波背景的各向异性现象时，还需要以每分钟0.8转的速率旋转，以控制系统误差，与测量在各种不同距角下的黄道尘。旋转轴也要与轨道速度向量倾斜以防止快中子以超音速撞击造成的红外线余晖可能在大气中沉积气体造成光学的残余。

为了适应缓慢自转状态和对三轴姿态的控制，一对复杂的偏航动量轮被安装在原来的自转轴的轴线上。这些轮子所承载的角动量使得整个太空船创造出了零净角动量的系统。

关于宇宙背景探测者最后的两个重要关键是杜瓦瓶和太阳-地球盾。杜瓦瓶是容积650升的致冷器，以超流体的氦来维持远红外线游离光谱仪（FIRAS）和漫射红外线背景实验（DIRBE）在任务进行期间所需要的低温状态。他与使用在红外线天文卫星（IRAS）中的设计是一样的，能在靠近通讯阵列的地方沿着自转轴释放出氦气。圆锥形的太阳-地球盾保护了仪器免于直接受到太阳和地球辐射的干扰，但也干扰了宇宙背景探测者的传送天线和地球之间的无线电讯号。多层的绝缘毯子为杜瓦瓶隔离了外来的热量。
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本文选自：今日头条