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空间永磁电子偏转器成功实现在轨测试

2022-09-07 10:38     来源:中国科学报     X射线装置

近日,由中科院院士、中科院电工所研究员王秋良团队自主研制的空间永磁电子偏转器成功实现在轨测试。该电子偏转器搭载于爱因斯坦探针(EP)卫星关键模块宽视场X射线望远镜(WXT)的探路者,支撑中科院国家天文台获得首批大视场X射线聚焦成像天图。

EP-WXT探路者是EP卫星宽视场X射线望远镜(WXT)的一个实验模块,于北京时间2022年7月27日搭载空间新技术试验卫星发射升空。目前,EP-WXT探路者正在开展一系列核心关键技术在轨测试和观测实验,为未来EP卫星尽快开展科学运行奠定基础。

EP卫星在巡天观测过程中,宇宙射线中的低能电子辐射噪声远高于探测卫星望远镜的本底噪声,严重影响X射线观测精度,对大视场时域巡天监测科学任务的完成提出了巨大的挑战。为解决这一问题,研究团队结合宽视场X射线望远镜的结构特点,创新性提出了具有特殊构型的永磁电子偏转器方案,可以将全视角的电子射线偏转97%以上。

“该永磁电子偏转器设计过程中需要同时兼顾质量、电子偏转能力以及视窗遮挡等问题。”项目负责人、中科院电工研究所副研究员王磊介绍说,“我们采用独特的环形磁场设计方案,满足空间探测对磁二极矩和漏磁的严格要求,在不遮挡望远镜视窗的前提下,对于不同入射角度的电子实现了最大偏转。”

为满足轻量化的应用需求,主体结构采用薄壁结构,能经受永磁体强大的磁力和扭矩,以及发射升空过程中的复杂冲击振动。

发射升空之前,永磁电子偏转器已在地面进行了一系列严苛的振动冲击、温度循环、电子束偏转定标以及电磁兼容性等空间环境模拟测试,达到宽视场X射线望远镜空间应用标准,预期寿命将达到10年以上。

应用于EP-WXT的电子偏转器共设计有12个发射模块,届时偏转器阵列将提供超过3600平方度视角的电子偏转能力,支撑EP卫星高精度巡天监测任务。

此次在轨测试的成功,表明电工研究所在轻量化强磁场永磁体拓扑结构设计和制造等核心关键技术方面取得实质性突破进展,对我国后续开展大口径空间探测强电磁装备的研制工作具有重要指导意义。

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