项目简介 | 空间X射线探测是航天器自主导航、脉冲星守时、空间环境监测、X射线通信等工程应用和“一黑二暗三起源”、脉冲星、太阳风暴等空间科学的共性关键技术。本项目解决了空间复杂高能环境下软X射线高效聚焦与高灵敏探测难题,实现了我国空间X射线探测从传统准直型到高灵敏度聚焦型的跨越式发展,打破了航天强国在空间X射线前沿科学及工程应用领域的技术垄断。
1、提出了多层嵌套式掠入射光学性能分析方法,发明了一种软X射线高效率聚焦光学系统,攻克了软X射线光学设计、制造、集成等关键技术,首次完成了国内软X射线聚焦光学系统在轨验证,实现了我国软X射线光学领域的重大突破,反射率65.5%@1.5keV,达到国际领先水平。
2、提出了软X射线多维信息高精度表征方法,发明了一种空间X射线高信噪比探测电路,突破了慢上升沿脉冲信号鉴别和微弱电流脉冲高增益放大关键技术,最小探测能量达到0.5keV,光子时间标记精度106ns,能量分辨率156eV@5.9keV,达到国际先进水平。
3、提出了荷电粒子电磁偏转、多级复合金属屏蔽结合的空间本底抑制方法,发明了一种用于软X射线聚焦望远镜的复合式空间本底抑制装置,实现了南北纬40°内500km轨道综合本底低于0.004ph/s,探测灵敏度提升2个数量级,达到国际领先水平。
4、提出了软X射线地面高可信标定方法,攻克了空间动态复杂辐射环境下软X射线聚焦探测在轨验证技术,构建了软X射线地面模拟与标定系统,解决了软X射线聚焦望远镜地面及在轨验证难题,实现了我国首次软X射线高效聚焦与高灵敏探测技术在轨验证。
本项目取得发明专利20余项,发表论文20余篇,取得了丰硕的研究成果。研制的X射线聚焦型光学系统、时间能量双通道电子学、荷电粒子屏蔽装置、多级复合屏蔽装置等新型产品成功应用于我国首台空间X射线聚焦望远镜。该望远镜自2016年11月发射以来,连续在轨稳定运行近3年(设计寿命1年),获得多颗脉冲星在轨观测数据,由北斗导航官网公开发布,美国NASA官网将其纳入数据库管理。本项目领先于美国NICER项目完成脉冲星导航试验验证,成功观测到有记录以来Crab脉冲星最强的周期跃变事件,实现了我国Crab脉冲星软X射线计时观测的最高精度水平。本项目核心技术服务于我国下一代导航、定位和授时系统、深空探测、空间科学等国家重大专项工程,同时广泛应用于超精密制造与检测、X射线大科学装置、高端医疗装备、食品安全、土壤污染检测等领域,近三年创造直接经济效益1.38亿元,具有巨大的社会效益和应用前景。
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