X射线 vision:NASA 的 NuSTAR 望远镜

得益于神奇的嵌套镜片,NASA 的 NuSTAR 望远镜将揭示宇宙中隐藏的现象

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宇宙中最极端的现象——黑洞、中子星和恒星爆炸的残余物——会释放出大量的 X 射线。正如医用 X 射线可以穿透皮肤以显示骨骼一样,宇宙版本的 X 射线可以穿透气体和尘埃云,以揭示我们银河系及更远处隐藏的物体。

到目前为止,还没有 NASA 的任务能够聚焦高能 X 射线以形成清晰、高质量的图像。核光谱望远镜阵列 (NuSTAR) 将于 2012 年初发射,它将成为首个实现这一目标的望远镜。它由两面镜子(包括右侧的那面镜子)、一个探测器和一个可扩展的桅杆组成,其图像的灵敏度将是先前任务的 100 倍,分辨率与人眼相当。

构建一个捕获和记录 X 射线图像的相机与设计一个记录可见光的相机截然不同。可见光垂直于镜面反射,这就是为什么人们将镜子平行于脸部。另一方面,X 射线以几乎与其平行的角度掠过反射面,更像是在水面上跳跃的石头。为了收集这种掠射辐射,需要像塑料杯一样堆叠在一起的玻璃外壳。每个外壳或层都会拦截一些入射的 X 射线,它们共同作用以形成聚焦图像。


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NuSTAR 的每个光学元件都由 133 层原子级光滑的同心玻璃壳组成,这些玻璃壳非常光滑,以至于其凸起不超过原子间隙的大小。这种玻璃——与笔记本电脑和智能手机屏幕中使用的玻璃相同——涂有数百层金属和碳或硅的交替层,以提高反射率。玻璃准备好后,精密机器会将每片玻璃固定到位,公差精度是人类头发丝的 20 倍。虽然望远镜听起来可能很脆弱,但它的设计使其能够承受火箭发射时的湍流。

我们将发现什么?也许是不寻常的物体,可以检验天体现象的物理模型。到目前为止,天文学家一直不擅长预测宇宙所蕴藏的秘密,但如果历史可以作为指导,那么令人惊讶的发现就在前方。

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