•本报告着重于识别技术差距和成熟时间表。对于潜在的技术解决方案,我们参考以下最近的报告和出版物:•Exep Coronagraph设计调查工作组(共同领先:R。Belikov,C。Stark),2024年,“ Coronagraph设计调查最终报告”(将发布在https:///exoplanets.nasa.nasa.gov/exep/sep exep-exep-exek-exek defamap rockaps ofform forek copaps: Groff, & D. Liu), 2024, “The Deformable Mirror Technology Roadmap Working Group” (will be posted at https://exoplanets.nasa.gov/exep/ ) • ExEP Coronagraph Technology Roadmap UV Design Point Team, 2024, “A near-ultraviolet coronagraph instrument study for the Habitable Worlds Observatory” • N. Jovanovic, et al., 2023, “ 2023年的天体路线图:实现多功能综合天体仪器的途径,” J. Phys。Photonics,5,042501,doi 10.1088/2515-7647/ace869
影响:低:对预计的任务回报媒介微不足道的好处:预计任务回报中等好处:预计任务回报差距的重要好处:小:小:需求〜2 x sota绩效媒体介质:需求〜2-10 x SOTA绩效较大:需求10 x SOTA对技术的优先权:技术道路映射:Dark Blue:Dark Blue:Propperty技术,包括适当的技术,包括适当的技术。考虑影响的平衡投资组合。中型蓝色:及时投资于SOTA技术。考虑到影响青色的平衡投资组合:使用适当的时间表推进现有技术。
“最佳努力”(乐队2、3、4)模式将不会在启动之前对端到端进行测试。它们将在组件和组装级别进行测试(例如:在安装板中对齐是否对齐?)。优先考虑硬件和固定固件,而不是CGI交付后可以完成的软件。“最佳努力”模式的大多数关键硬件已经在手中。软件开发正在优先考虑频段1 + HLC。在CGI交付之前,有可能没有时间为一个或多个“最佳努力”模式完成所有软件进行有效载荷集成和测试,尽管除了资源以后没有其他资源以后无法完成。
对感兴趣的目标(无论是轴外点源伴星还是扩展源内的单个空间分辨率元件)进行 CGI 线性偏振分数测量,都会受到不同杂散效应的困扰,需要通过设计进行校准或最小化。仪器偏振效应由端到端光学系统穆勒矩阵 (MM) 描述,如图 1 所示。穆勒矩阵描述了整个光学系统如何将非偏振光转换为偏振光,并修改源线性偏振分数及其方向。假设目标圆偏振分数可忽略不计(Vsky=0,对于所考虑的目标而言,这是一个有效的假设),并且鉴于罗马日冕仪仅测量线性偏振分数,必须确定 9 个 MM 系数才能将观测到的斯托克斯矢量转换为源真实斯托克斯矢量及其线性偏振分数的估计值。
美国宇航局正在着手一项雄心勃勃的计划,以开发宜居世界天文台 (HWO) 旗舰项目,以执行转换天体物理学,以及直接拍摄大约 25 颗可能与地球相似的行星的图像并通过光谱分析它们是否存在生命迹象。这项任务由 Astro2020 推荐,它还推荐了一种新的旗舰制定方法,该方法基于增加早期、前阶段 A 交易和技术成熟的范围和深度。HWO 任务的一项关键能力是抑制星光。为了为未来的架构交易提供信息,有必要调查广泛的候选技术,从相对成熟的技术(例如 LUVOIR 和 HabEx 报告中描述的技术)到相对较新的和新兴的技术,这些技术可能会带来突破性的性能。在本文中,我们总结了由美国宇航局的系外行星外显子计划 (ExEP) 资助的一项工作,该工作旨在调查 HWO 的潜在日冕仪选项。具体来说,我们的结果包括:(1)一个来自世界各地日冕仪社区的不同日冕仪设计的数据库,这些设计可能与 HWO 兼容;(2)评估标准,例如预期任务收益和在阶段 A 之前成熟到 TRL 5 的可行性;(3)一个统一的建模管道,用于处理来自 (1) 的设计并输出来自 (2) 的任何机器可计算标准的值;(4)设计成熟度的评估,以及其他机器无法计算的标准;(5)一个表格,展示设计和我们结果的执行摘要。虽然本次调查不负责对不同的日冕仪设计进行筛选或优先排序,但其成果旨在促进未来的 HWO 贸易研究。
1 加州理工学院喷气推进实验室,4800 Oak Grove Drive,帕萨迪纳,CA 91109,美国 2 Tellus1 Scientific,亨茨维尔,AL 35899,美国 3 亚利桑那大学天文系和斯图尔特天文台,933 N. Cherry Ave.,图森,AZ 85719,美国 4 斯坦福大学,382 Via Pueblo Mall,物理系,斯坦福,CA 94305-4060,美国 5 戈达德太空飞行中心,8800 Greenbelt Rd,格林贝尔特,MD 20771,美国 6 艾姆斯研究中心,PO Box 1,莫菲特菲尔德,CA 94035-1000,美国 7 欧洲南方天文台,Alonso de C´ordova 3107,维塔库拉,圣地亚哥,智利 8 太空望远镜科学研究所,3700 圣马丁9 太空望远镜科学研究所,史蒂文·穆勒大楼,3700 San Martin Drive,巴尔的摩,马里兰州 21218,美国 10 普林斯顿大学,新泽西州普林斯顿 08544,美国 11 IPAC,MC 314-6,加州理工学院,加利福尼亚州帕萨迪纳,91125
南希·格雷斯·罗曼太空望远镜上的日冕仪 (CGI) 将通过直接成像木星大小的行星和碎片盘,展示从太空进行可见光系外行星成像和光谱分析所需的高对比度技术。这次太空体验是朝着未来更大规模任务迈出的关键一步,这些任务的目标是直接成像附近恒星宜居带中的类地行星。本文概述了当前的仪器设计和要求,重点介绍了正在演示的关键硬件、算法和操作。我们还介绍了由这些功能实现的几个系外行星和恒星周围盘科学案例。一个通过竞争选拔的社区参与计划团队将成为技术演示的一个组成部分,如果仪器性能允许,他们可以在初始技术演示之外进行额外的 CGI 观测。
摘要。我们描述了将在2.4 m Nancy Grace Roman Space望远镜上飞行的冠状器仪器(CGI)的光子计数摄像头系统的飞行电子乘电荷耦合设备(EMCCD)的开发。罗马是一项NASA旗舰任务,它将研究暗能量和暗物质,并在2020年代中期计划推出,寻找系外行星。CGI旨在证明高对比度成像和系外行星光谱所需的技术,例如高速波浪前传感和指向控制,具有可变形镜的自适应光学器件以及具有光子计数,可见敏感的(350至950 nm)检测器的超级噪声信号检测。相机系统是这些演示的核心,需要在高达1000帧-S -1时自适应地感知微弱和明亮的目标(10-4-10 7计数-S-1),以向仪器控制环提供必要的反馈。该系统包括两个相同的摄像机,一个相机表现出微弱的光科学能力,另一个用于提供仪器指向的高速实时感知。我们在喷气推进实验室(美国加利福尼亚州帕萨迪纳)的计划评估了辐射损坏的商业EMCCD传感器的低信号性能,并将这些测量作为与开放大学(米尔顿·凯恩斯(Milton Keynes),英国王国和泰瑞德尼·凯恩(Milton-Ekeynes)和泰瑞德尼(Teledyne-e2V)(泰瑞德尼(Teledyne-E2V))(英国凯尔多·金(Chelden-e2v)(英国凯尔多·金(Cheldne-E2V),英国王者),对靶向辐射硬化修饰进行了基础。然后开发了一对具有测试功能的EMCCD,并在此报告其低信号性能。©作者。[doi:10 .1117/1.Jatis.9.9.1.016003]该程序导致了EMCCD的飞行版本的开发,其低信号性能在暴露于2.6×10 9质子-CM-2(10 MeV等效)后,超过三倍以上。飞行EMCCD传感器是通过与Teledyne-E2V(英国切尔姆斯福德)的合同来贡献的。我们将描述用于评估光子计数性能的程序要求,传感器设计,测试结果和指标。由SPIE在创意共享归因4.0国际许可下出版。全部或部分分发或复制此工作需要完全归因于原始出版物,包括其DOI。