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詹姆斯韦伯太空望远镜马上就要结束部署啦，整个过程可以说非常顺利，马上韦伯就要开始科学仪器调试啦，所以我想在这个时间段为大家科普一下詹姆斯韦伯的所有科学仪器。今天中红外仪器套件MIRI，MIRI是美国宇航局和欧空局联合开发的仪器，美国宇航局占比大约有70%，欧洲宇航局占比差不多30%，单说MIRI仪器的质量约为103千克。 在正式开始介绍MIRI之前，我们需要先了解詹姆斯韦伯的控制机制，其他太空任务的探测器每个科学仪器都是共用一个计算机，但是詹姆斯韦伯不是，詹姆斯韦伯太空望远镜所有仪器套件都有一个计算机，每个仪器的飞行软件都在各自的计算机中。 韦伯有一个仪器控制和数据处理器ICDF，如果总成计算机需要调取，韦伯就会告诉这个数据处理器，然后才可以调取，ICDF通过1554B总线与所有仪器套件的专用控制电子计算机连接。 MIRI的主要科学目标就是研究所有宇宙成分的起源和演化，特别是距离我们越遥远的时空发生的事，越是MIRI的工作重点。MIRI将在中红外波段提供成像、极高分辨率成像和中低分辨率光谱成像，热红外宽波长成像。为了达到最佳检测灵敏度，MIRI需要和韦伯的高光子转换仪器还有太空光谱通带检测仪器等等一起工作。 这就是我说的套件，MIRI不是只有它一个仪器，还有很多仪器需要一起配合，MIRI才能工作。MIRI是双成像仪和双光谱仪，光线会通过MIRI输入光学和校准子仪器模块IOC从望远镜进入，这个模块也不是单个的仪器，它又是一个模块，这个模块可以将光中继到光谱仪和成像仪子系统中。IOC还必须向成像仪提供飞行中的校准通量，它安装在MIRI主结构上，另外，MIRI所有仪器只能在约6开尔文的温度下运行。 MIRI成像仪和双光谱仪模块基于所有反射设计，所以MIRI的光学配置一共支持四种科学模式： 在1.9 arcmin x 1.4 arcmin视场范围内 在5.6-25.5m的多个波段内进行光度成像光谱范围为10.65、11.4、15.5和23m四个波段进行极高分辨率图像 光谱范围为5-11m单个天体的低分辨率（R=100）分辨率狭缝光谱成像中低分辨率（~100 km/s速度分辨率）场光谱成像 光谱范围为5到28.5m，FOV波长数据我记得是3.5x3.5-7弧秒x7弧秒。 MIRI拥有两个单独的通道，在5到28m的波长范围内工作，一个用于成像（大概是1.9 x 1.4 arcmin FOV范围内，这个数据可能我记错了，但是差不多），一个用于中等分辨率光谱（这个数据没错，很高，8 x 8 arcmin FOV）。 之所以拆分MIRI仪器，美国宇航局曾经解释过，这样可以简化内部光学接口以及布局和机构的复杂性。成像仪和分光计通道均由位于望远镜焦平面附近的单个拾取镜的公共光学元件馈电，并由公共校准子系统馈电，馈电系统我就不说了，太长了（这部分我没记）。哦对了，韦伯MIRI中红外仪器套件还有一个OTE焦平面光谱拾取镜，这个结构可以将MIRI套件收集的光指向成像仪。 靠近成像仪光路的小折叠镜可以拾取光谱仪的小视场（大概是8x8弧秒），OTE斜上方还有一个分光计，光路中的第二个倾斜折叠用于选择来自望远镜或MIRI校准系统的光。MIRI还拥有一个相位掩模日冕仪，MIRI套件的所有仪器可以通过在仪器输入焦平面上使用象限设计板引入相移来抑制中心光源的光。这些位移会导致光源发出的光在探测器阵列上产生破坏性干扰。 与哈勃的传统的隐式相位日冕仪不同，韦伯的相位板可以在非常靠近中心物体的位置进行测量。离中心物体更远的地方，它们的性能类似于传统的掩星日冕仪，所以性能会大大下降。相位板的二向色滤光片轮包括三个工作位置，可以同时移动光栅和二向色滤光片。 接下来和大家说一下韦伯MIRI中红外仪器套件的工作原理，首先分光计的二向色性可以将光分为四个光谱范围，其中两个光谱范围成像到两个探测器阵列上。沿着适当阵列的方向，光通过衍射光栅分散。光栅安装在MIRI主结构上，每个光谱范围有三个光栅。通过在每个机械转台的三个设置处进行曝光，就可以可获得半光谱数据了，重复三次曝光即可获得完整的光谱。 通过二向色滤光片轮将光分为四个光谱范围，其中两个光谱范围成像到两个探测器阵列上。沿着适当阵列的方向，光通过衍射光栅分散。光栅安装在机械转台上，每个光谱范围有三个光栅。通过在每个机械转台的三个设置处进行曝光，可获得全光谱数据。因此，只需三次曝光即可获得完整的光谱。 接下来说说二向色滤光片轮结构，这个东东一共有三个，都一模一样，有三个工作位置，用于同时移动光栅和内部二向色滤光片。滤光片轮由10个成像滤光片、4个日冕光圈、1个中性密度滤光片、1个双棱镜、1个透镜和1个透明棱镜配重组成。这个系统可以在7开尔文的低温真空中运行10年，滤光片轮总成包含一个装有所有光学元件的轮盘，旋转由中心两相转矩电机实现，这是美国宇航局的设计，允许双向运动。 MIRI焦平面系统FPS由三个FPM焦平面模块）单元组成，这两个焦平面模块一个在光谱仪中，一个在成像仪中，除此之外还有一个FPE焦平面电子设备单元和一组将FPM连接到FPE的低噪声FPE低温线束组成。每个FPM包含三个传感器芯片组件，除此之外还配有探测器阵列和读出电子器件。这些阵列共同组成了一种混合结构，称为SCA，也就是传感器芯片组件，由一个探测器阵列组成，探测器阵列通过铟块连接到MIRI计算机的读出集成电路中。 其他的我就不说啦，总而言之MIRI中红外仪器套件拥有40多个不同的仪器，我上面才讲了不到7个，要是全讲了，那就太多啦…… 这些内容是去年3月份背得，哈哈，很多都快忘了，今天正好温习一下。啊，不得不说，美国宇航局詹姆斯韦伯是真开放，所有仪器我都知道什么参数，谁制造的，太开放了，未来的韦伯的科学数据也会全面公开，哈哈，真是不错。            |
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