Herschel Space Observatory - An ESA facility for far-infrared and submillimetre astronomy
赫歇尔号于2009年5月14日发射，目前是欧空局的一个运行中的空间观测站，在远红外和亚毫米光谱范围55-671微米提供前所未有的观测能力。赫歇尔携带着一个直径3.5米的被动冷却卡塞格伦望远镜，这是同类望远镜中最大的，采用了一种新的碳化硅技术。科学有效载荷包括三个仪器：两个直接探测相机/中分辨率光谱仪PACS和SPIRE，以及一个非常高分辨率的外差光谱仪HIFI，其焦平面单元位于超流氦低温恒温器内。赫歇尔是欧空局、仪器联合会和美国航天局合作运营的一个观测设施。任务寿命由低温恒温器保持时间决定。名义上大约有20，000小时可用于天文学，32%是保证时间，其余的是通过标准的竞争性提案程序向全球天文学界开放。
2010-05-28 astro-ph.IM
Mid-infrared astronomy with the E-ELT: Performance of METIS
我们目前的METIS，中红外欧洲极大望远镜（E-ELT）成像仪和摄谱仪的性能建模的结果。METIS由NOVA（荷兰）、英国天文技术中心（英国）、MPIA海德堡（德国）、CEA Saclay（法国）和KU Leuven（比利时）组成的联合体设计，将覆盖L、M和N波段的大气窗口，并将提供成像、中等分辨率狭缝光谱学（R~1000-3000）和高分辨率积分场光谱学（R~ 100，000）。我们的模型使用了一套详细的输入参数，包括场地特征和大气剖面、光学设计、热背景和最新的红外探测器规格。我们表明，METIS将带来一个数量级的灵敏度和分辨率的改善，目前的地基IR设施，使中红外灵敏度的微Jansky制度。作为唯一提出的覆盖整个光谱区域的E-ELT仪器，以及唯一计划在地面或太空中使用的中红外高分辨率积分场单元，METIS将在未来十年内开辟红外天文学的巨大发现空间。
2010-06-24 astro-ph.IM
The Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA): Design, Technical Overview and Performance
可见光和红外天文巡天望远镜（VISTA）是欧洲南方天文台帕拉纳尔天文台的4米宽视场巡天望远镜，配备了世界上最大的近红外成像相机（VISTA红外相机，VIRCAM），视场直径为1.65度，67 Mpixel，有效像素面积为0.6平方度，工作波长为0.8 - 2.3微米。我们提供了该项目的简短历史，并概述了整个系统的技术细节，包括光学设计，反射镜，望远镜结构，红外相机，主动光学，外壳和软件。该系统包括几个创新的设计特点，如f/1主镜，分色冷挡板相机设计和复杂的波前传感系统提供闭环5轴对准的次镜。最后，我们总结了所提供的性能，并简要概述了六个ESO公众调查正在进行的VISTA。
2015-03-11 astro-ph.IM
Early Science with SOFIA, the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
平流层红外天文台（英语：Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy，SOFIA）是一个空中天文台，由一架特别改装的波音747 SP和一架2.7米望远镜组成，飞行高度高达13.7公里（45，000英尺）。SOFIA设计用于在0.3微米至1.6毫米的波长下观察，它在99.8%以上的水蒸气中工作，从而掩盖了大部分红外和亚毫米波。SOFIA有七个科学仪器正在开发中，包括掩星光度计，近，中，远红外相机，红外光谱仪和外差接收器。SOFIA是美国航天局和德国航空航天中心DLR的一个联合项目，于2010年12月开始了首次科学飞行，并在随后的一年中进行了30次科学飞行。在这个早期的科学时期，有三种仪器已经飞行：中红外相机FORCAST，外差光谱仪GREAT和掩星光度计HIPO。本文概述了天文台及其早期性能。
2012-05-03 astro-ph.IM
Characterizing Photonic Ring Resonator Filters for OH Suppressed Near-infrared Astronomy
Southern Methodist University（南方卫理公会大学）；Australian Astronomical Observatory（澳大利亚天文台）；Lowell Observatory（洛厄尔天文台）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
研究近红外天文学中抑制大气OH发射线问题，利用光子环形谐振器滤波器，评估其在低H波段性能并表征抑制波长向高H波段进展，以拓宽抑制发射线波长范围。
2026-07-07 astro-ph.IM
Parque Astronómico de Atacama: An ideal site for millimeter, submillimeter, and mid-infrared astronomy
Chajnantor地区位于智利北部海拔5000多米处，提供了独特的大气和操作条件，可以说是世界上毫米，亚毫米和中红外天文台的最佳地点。对Chajnantor高原可降水量（PWV）的长期监测表明，该高原的年平均值为1.1mm，异常干燥。同时对Chajnantor高原（5050 m）和Cerro Chajnantor（5612 m）的PWV进行了测量，结果表明，在正常大气条件下，Chajnantor高原的PWV比Cerro Chajnantor高原低36%左右，最高可达80%。低于存在逆温层时的平台。最近，智利政府加强了创建阿塔卡马天文公园的工作，这是智利科学和技术委员会的一项倡议。这个新的公园为国家和国际项目提供了一个机会，可以在其边界内定居，进入一个非常干燥的场地，适合在广泛的光谱范围内进行观测，特别是在毫米到中红外波长，并在安全的法律框架内受益于业务和后勤支持。
2015-03-30 astro-ph.IM
Exoplanet Research with the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)
当平流层红外天文观测台（SOFIA）的构想和第一个科学案例的定义，系外行星还没有被发现。然而，后来的研究表明，在行星凌日和日食期间，利用索非亚研究所的仪器，特别是HIPO-FLITECAM和FPI+光学和近红外仪器，进行光学和近红外测光和分光光度跟踪观测是可行的。此外，与这一研究领域的其他地面和空间观测站相比，SOFIA空基平台具有许多独特的优势。在这里，我们将概述这些理论优势，介绍一些科学案例和SOFIA前五个观测周期的两个观测结果--用HIPO观测热木星HD 189733 b，用FLIPO和FPI+观测超级地球GJ 1214 b。基于这些早期的产品可用于这个科学案例，我们评估SOFIA的潜力和未来的前景在平流层的光学和红外系外行星分光光度计领域。
2017-11-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Analysis of measurement algorithms and modelling of interferometric signals for infrared astronomy
干涉测量参数值的测量受到大气干扰引起的相位扰动的影响。条纹传感算法，旨在条纹参数识别，是基于干涉模型，必须仔细适应的干涉光束，包括可变性源。所有的信息都包含在采集到的信号中，如何提取这些信息一直是研究的课题。在论文的第一部分，我们提出了两个不同的条纹传感器的ESO VLTI的条纹传感算法：FINITO和PRIMA FSU。我们强调他们必须如何适应不同的仪器布局，我们总结了他们的表现都在模拟和实验室数据。在第二部分中，我们展示了一些统计技术应用于实际干涉信号的结果。通过时间序列分析，我们检查了组合前后信号的组成，将纯随机效应和特殊特征与趋势分离开来。通过多元回归分析，我们能够分离出由于干扰物理过程而产生的噪声成分。这些技术可用于仪器性能和信号表征的质量测试。它们可以很容易地适应不同的干涉仪。
2009-08-26 astro-ph.IM
Progress towards a megapixel linear-mode avalanche photodiode array for ultra-low background shortwave infrared astronomy
针对超低背景短波红外天文探测需求，本研究开发了兆像素级LmAPD阵列，实现暗电流<1e-4电子/像素/秒、读出噪声<1 e-/像素/帧，为类地系外行星观测提供突破性探测技术。
2024-11-14 astro-ph.IM
Status of the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)
平流层红外天文台（SOFIA）是一个由美国和德国项目，是一个2.5米的红外线机载望远镜，由波音747-SP携带，在平流层飞行，高度高达45,000英尺（13.72公里）。该设备能够观察0.3 μm至1.6 mm的范围，平均透射率大于80%。SOFIA将在加州帕姆代尔的NASA德莱顿飞行研究中心飞机操作设施外进行。SOFIA科学任务操作（SMO）将位于加利福尼亚州莫菲特场的NASA艾姆斯研究中心。第一次科学飞行于2010年开始，到2014年将达到每年100次8至10小时飞行的完整运营时间表。该天文台预计将运行到2030年代中期。SOFIA的七个焦平面仪器的初步补充包括宽带成像仪、将分辨尘埃和大分子引起的广泛特征的中等分辨率光谱仪，以及能够以亚千米/秒分辨率研究原子和分子气体运动学的高分辨率光谱仪。我们描述了SOFIA设施，并概述了一般的科学界和未来仪器开发的观测机会。总结了SOFIA第一代仪器的操作特性。飞行试验计划的状态进行了讨论，我们显示的第一光图像获得的波长从5.4至37微米的FORCAST成像相机。有关SOFIA的更多信息，请访问http://www.sofia.usra.edu和http://www.sofia.usra.edu/Science/docs/SofiaScienceVision051809-1.pdf
2011-02-05 astro-ph.IM
Near-Noiseless Single-Photon Detection in the Infrared with a Megapixel Semiconductor Array for Low-Background Astronomy
Institute for Astronomy, University of Hawai‘i at Mānoa（夏威夷大学马诺阿分校天体物理研究所）；Department of Astronomy, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校天文系）；Gemini Observatory, National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory（吉米尼天文台，国家光学红外天文研究实验室）；Leonardo UK, Leonardo Corporation（莱奥纳多英国公司，莱奥纳多公司）；Markury Scientific（马克里科学）
本研究展示了HgCdTe线性模式雪崩光电二极管阵列在常规低温下实现百万像素级单光子分辨，误报率极低，为红外光子计数天文学提供了新路径。
2026-10-02 astro-ph.IM
The Science Vision for the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)
介绍了SOFIA项目的最新科学愿景，包括对观测站和第一代仪器的特点和能力的概述。主要重点放在四个科学主题上：“恒星和行星的形成”，“银河系的星际介质”，“银河系和银河系中心”和“行星科学”。
2009-07-03 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Report from the Workshop on Molecular Spectroscopy in the Era of Far-Infrared Astronomy
2012年10月，一个由72名天体化学和光谱学社区成员组成的小组聚集在埃默里大学，讨论了用于研究天体物理学分子的分子实验室光谱技术的最新进展，并强调了最近在实验室工作中取得的成功，补充了新的天文观测。会议的形式便于详细讨论收集和解释分子光谱信息的必要性，以支持远红外天文学时代的观测天体物理学。我们在本报告中介绍了这次研讨会的调查结果和建议。该讲习班的参加者确定，发展新的实验室能力，在与新的观测设施重叠的频率范围内提供快速、宽带、高分辨率和高灵敏度的分子光谱测量，是未来5-10年远红外实验室天体物理学举措的最高优先事项。另一个主要需要是开发实验室和空间宽带分子光谱的适当分析工具;不过，这种努力应在更大的合作供资结构框架内进行，而不是通过单一的PI努力，以便提供普遍适用而不是高度专业化的工具。支持这些目标的理论、计算和建模方面的额外努力对于推进这一领域也很重要。
2013-01-17 astro-ph.GA astro-ph.IM
A Global Prospective of the Indian Optical and Near-Infrared Observational Facilities in the Field of Astronomy and Astrophysics: a review
本文综述了由于光机、电子学和计算机科学领域的最新技术发展而引起的全球地面光学和近红外天体物理观测设施的现代化和发展。哈勃太空望远镜（HST）和斑点和自适应地面成像已经获得了优于0.1角秒角分辨率的图像，使天体在过去二十年中至少接近我们10倍。从光收集的角度来看，近年来，基于最新技术建造大尺寸（孔径超过5米）地面光学和近红外望远镜已经变得经济。因此，目前世界上正在使用几台8-10米口径的地基光学和近红外望远镜进行天体观测，三台25-40米口径的正在设计阶段，一台100米口径的望远镜正在计划制造中。在印度，最大尺寸的光学和近红外望远镜是位于奈尼塔尔Devasthal的现代3.6米望远镜。然而，由于其地理位置，现有的配备现代后端仪器的印度中型望远镜具有全球重要性。最近，印度政府批准了印度参与30米望远镜项目。
2016-07-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Astro2020 Activity, Project of State of the Profession Consideration (APC) White Paper: All-Sky Near Infrared Space Astrometry. State of the Profession Considerations: Development of Scanning NIR Detectors for Astronomy
盖亚是欧空局开发的一项革命性空间任务，正在提供整个天空的5参数天体测量，测光和径向速度，天体测量精度低至几十微弧秒。盖亚的一个弱点是它只在光学波长下工作。然而，银河系中心和旋臂区域的大部分，对某些研究很重要，被星际灭绝所掩盖，这使得盖亚很难深入探测。这个问题可以通过切换到近红外（NIR）来解决，但这对于硅CCD来说是不可能的。此外，为了扫描整个天空并进行全局绝对视差测量，航天器必须具有恒定的旋转，这需要探测器在时间延迟积分（TDI）模式或类似模式下操作。
2019-07-11 astro-ph.GA astro-ph.IM
Development of an ultra-sensitive 210-micron array of KIDs for far-IR astronomy
本文面向PRIMA远红外空间天文台需求，研制210微米超灵敏KID阵列，并利用片上射频多音读出系统测量噪声等效功率，证明92%的探测器在10 Hz处NEP低于0.1 aW/√Hz。
2024-08-07 astro-ph.IM
The Challenge of Data Reduction for Multiple Instruments on Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA)
SOFIA为数据简化环境的开发提出了一些有趣的挑战，在其初始阶段，将不得不纳入来自七个不同仪器的管道。因此，SOFIA数据简化软件必须运行在各种不同环境中开发的代码，这些环境只会在未来几代仪器中增加。我们调查了三种截然不同的情况下进行流水线数据减少SOFIA：在任务结束后的数据归档自动数据减少，重新管道化的科学数据与更新的校准或最佳参数，和交互式用户驱动的本地执行和分析的数据减少调查。这些不同的模式通常会导致每个仪器团队使用的算法的软件实现非常不同，实际上是SOFIA需要维护的数据简化软件数量的三倍。在这里，我们提出了一个独特的方法，在天文台框架中的所有仪器特定的数据减少软件，并验证了所有三个减少方案以及标准的可视化工具的需求。SOFIA数据简化结构将托管仪器团队在自己的环境中开发的不同算法和技术。理想情况下，整个系统的软件重复最小化，因为仪器团队可以借鉴其他仪器以前向SOFIA提供的软件解决方案和技术。通过这种方法，我们最大限度地减少了为下一代仪器分析和开发新的软件简化管道的工作。我们还探讨了这种方法在软件的可移植性，以不断扩大的科学观众，以及它的能力，以方便使用分布式处理数据减少管道的潜在好处。
2011-01-11 astro-ph.IM
Optical Design and Active Optics Methods in Astronomy
天文学的光学设计涉及从X射线到红外线的主动光学和自适应光学的实现。介绍了望远镜、摄谱仪和日冕行星探测器的主动光学方法的发展和结果。主动光学方法产生的表面的高精度和显着的光滑度还允许开发具有高非球面和/或非轴对称表面的新光学设计类型。根据变形光学表面的目标和性能要求，分析研究了弹性理论的各个方面之一：小变形薄板理论，大变形薄板理论，浅球壳理论，弱锥壳理论。所得到的厚度分布和相关的弯曲力边界可以通过有限元分析进一步细化。关键词：主动光学，光学设计，弹性理论，天文光学，衍射光学，X射线光学
2013-03-15 astro-ph.IM
Creating High Quality All-Sky Visualizations of Astronomy Image Data Sets: HiPS and Montage
我们描述了一个案例研究，使用蒙太奇图像拼接引擎创建的ALLWISE图像数据集的分层渐进调查（HiPS）天空镶嵌计划的地图。我们的方法表明，蒙太奇揭示了更详细的红外图像的科学内容比迄今为止可能在HiPS地图。该方法利用两个独特的（据我们所知）的蒙太奇图像拼接引擎的特点：背景建模，以纠正时变图像背景的共同水平;和一个自适应的图像拉伸，以呈现图像的可视化。地图的创建得到了四个新工具的开发的支持，这些工具经过全面测试后将成为蒙太奇发行版的一部分。处理的计算密集型部分在于图像的重投影，我们展示了如何优化处理，以有效地创建马赛克，这些马赛克又用于在HiPS平铺方案中创建地图。我们计划将我们的方法应用于红外图像数据集，如斯皮策，2 MASS，IRAS和普朗克提供的数据集。
2020-01-29 astro-ph.IM
Robotic laser adaptive optics for rapid visible/near-infrared AO imaging and boosted-sensitivity low-resolution NIR integral field spectroscopy
大面积的调查将主导未来十年的天文学，科学的主要限制将是彻底的后续行动和表征他们的大量发现。在中型望远镜上部署机器人激光自适应光学对于灵敏和快速地确定这些勘测目标的特征至关重要。
2019-07-12 astro-ph.IM
A Proposal for a Fast Infrared Bursts Detector
针对快速红外暴研究不足的问题，本文借鉴轻子环形加速器诊断经验，提出工作于中红外波段的地基望远镜快速红外暴探测系统，并在SINBAD光束线完成可行性测试，推进相关可行性研究。
2024-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
A new photopolymer based VPHG for astronomy: The case of SN 2013fj
对超新星近红外辐射的光谱研究可以得出关键的量，这些量可以更好地解释膨胀气体的物理条件，例如CaII IR HVF光谱特征。因此，衍射光学元件（DOE）的光谱覆盖范围必须在8000 - 10000埃（对于低z源），并具有合理的信噪比（S/N）和中低分辨率。为了满足所有这些要求，我们开发了一种基于拜耳材料科学公司开发的创新光敏材料的体相位全息光栅（VPHG）。我们通过在AFOSC光谱仪可用的Asiago Copernico望远镜上观察SN 2013 fj作为案例研究来证明这种新DOE的能力。
2014-01-31 astro-ph.IM
First tests of a 1 megapixel near-infrared avalanche photodiode array for ultra-low background space astronomy
类地系外行星和超暗星系的光谱学是未来几十年的优先科学案例。在这里，宽带源通量率以光子每平方米每小时为单位进行测量，对探测器性能提出了极端要求，包括低于1 e-/像素/千秒的暗电流，低于1 e-/像素/帧的读取噪声以及大格式。目前还没有符合这些要求的红外探测器。夏威夷大学和工业合作伙伴正在开发一种很有前途的技术，线性模式雪崩光电二极管（LmAPD），使用对HgCdTe带隙结构的精细控制，以实现无噪声电荷放大和最小的辉光。在这里，我们报告了在我们的低温测试台上运行的兆像素格式LmAPD原型的第一批结果。在50开尔文下，我们测量到约3 e-/像素/千秒的暗电流，这是由于与零一致的固有暗电流（最佳估计为0.1 e-/像素/千秒）和0.08 e-/像素/帧的ROIC辉光。这些设备的读取噪声在3伏时约为10 e-/像素/帧，并且随着每增加一伏的偏置而降低30%，在8伏时达到2 e-。预计即将推出的科学级设备将在这些数字上进行大幅改进，并解决测试过程中发现的其他问题。
2022-08-25 astro-ph.IM physics.ins-det
Diffraction-dominated observational astronomy
本文基于2017年Evry Schatzman学校关于恒星及其直接环境的高角分辨率成像的开幕演讲。两种相关的观察技术：长基线干涉测量法和自适应光学馈送的高对比度成像产生数据，该数据的总体方面由衍射现象支配。正确解释此类数据需要了解天体物理源的相干性，即光产生干涉的能力。该理论用于更详细地描述高对比度成像。本文介绍了基本原理的想法，如切趾和日冕，并描述了他们如何相互作用的自适应光学。最新一代自适应光学系统带来的令人难以置信的精度使得观测对微妙的仪器偏差特别敏感，必须考虑到这些偏差，直到现在还使用后处理技术。使用基于焦平面的波前控制技术直接测量高对比度成像仪器焦平面中光的相干性的能力将是进一步提高我们直接探测太阳系外行星的能力的下一步。
2019-04-03 astro-ph.IM
Review: Far-Infrared Instrumentation and Technology Development for the Next Decade
远红外天文学自20世纪50年代末成立以来，在成熟的技术基础和不断扩大的研究人员群体的推动下，发展迅速。这一进展表明，远红外波长的观测在天体物理学的几乎所有领域都很重要，从寻找可居住的行星和生命起源，到宇宙历史最初几亿年中星系聚集的最早阶段。仍在开发的技术组合，特别是在探测器领域，以及可以部署这些技术的平台的不断扩大，意味着远红外天文学在未来十年内具有范式转变的潜力。在这篇综述中，我们研究了当前和未来的远红外观测平台，包括地基、亚轨道和天基设施，并讨论了技术发展途径，这些途径将使这些平台能够最好地应对21世纪远红外天文学面临的挑战。
2019-01-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Background-Limited Imaging in the Near-Infrared with Warm InGaAs Sensors: Applications for Time-Domain Astronomy
我们描述了一个定制的640 × 512像素的砷化铟镓（InGaAs）原型天文相机上的100”杜邦望远镜的测试观测。这是InGaAs作为研究级天文观测HgCdTe的成本效益替代品的首次测试。该相机在传感器的工作温度为-40 ℃时显示出113 e-/sec/像素（暗+热）的仪器背景，由简单的热电冷却器保持。光学训练和机械结构在环境温度下浮动而没有冷停止，这与必须冷却以减轻热背景的大多数IR仪器形成对比。使用板尺度为0.4弧秒/像素的再成像仪对夜空进行的测量表明，Y中的天空通量与暗电流相当。在J处，天空亮度超过暗电流四倍，因此占噪声预算的主导地位。传感器读取噪声的~ 43 e-低于天空+暗噪声的曝光时间为t>7秒的Y和3.5秒的J。我们提出了几个选定的科学目标的测试观测，包括高显着的检测透镜Ia型超新星，IIb型超新星，和z=6.3类星体。更深的图像得到两个本地星系监测红外瞬态，和一个星系团在z=0.87。最后，我们观察到一个部分过境的炎热的hatterhats 34 b，证明了光度稳定性需要几个小时来检测一个1.2%的过境深度在高的意义。如果愿意放弃K波段，将现有的大尺寸传感器平铺在一起，将产生一种相对于基于HgCdTe的相机具有显著成本节省的红外测量仪器。这样的相机将是敏感的一个星期或更长的时间，从r-过程kilonova喷出物的各向同性发射类似于在GW 170817中观察到的，超过…
2018-05-22 astro-ph.IM
Reaching New Heights in Astronomy - ESO Long Term Perspectives
在当前的全球天文背景下，ESO的全面描述，其计划在未来十年及以后，提出。这项调查涉及本组织的所有方面，包括拉西拉帕拉纳尔天文台的光学红外方案、亚毫米级设施ALMA和APEX、39米欧洲极大望远镜的建造以及这些设施的科学运作。随着决定在帕拉纳尔设立南部切伦科夫望远镜阵列，目前的光学/红外/亚毫米设施已扩展到多信使天文学。本报告介绍了本组织的结构，并在长期财务规划的范围内说明了工作人员的进一步发展。报告强调了智利的作用，并讨论了将成员国数目扩大到目前的15个以外的问题。ESO模式的优势，连同挑战，以及可能的新机遇和举措，检查和ESO的未来战略概述。
2017-01-18 astro-ph.IM physics.soc-ph
DARKNESS: A Microwave Kinetic Inductance Detector Integral Field Spectrograph for High-Contrast Astronomy
我们目前的黑暗（暗斑近红外能量分辨超导分光光度计），第一个计划的积分场光谱仪使用光学/近红外微波动力学电感探测器（MKID）的高对比度成像。MKID提供的光子计数和同步低分辨率光谱学将实现实时散斑控制技术和帧速率下的后处理散斑抑制，能够解决目前限制地面高对比度成像的大气散斑。“黑暗”现在在帕洛玛天文台的PALM-3000极端自适应光学系统和恒星双日冕仪后面运行。在这里，我们描述的动机，设计和表征的仪器，早期的天空结果，和未来的前景。
2018-04-17 astro-ph.EP astro-ph.IM
First Science Observations with SOFIA/FORCAST: The FORCAST Mid-infrared Camera
2010年5月，平流层红外天文观测台使用设施中红外仪器FORCAST完成了首次轻型飞行。从那时起，FORCAST在SOFIA上成功完成了13次科学飞行。在本文中，我们描述了FORCAST的设计，操作和性能，因为它涉及到最初的三个短期科学飞行。FORCAST能够实现λ> 30微米的近衍射极限图像，从而从SOFIA开始就获得独特的科学结果。我们还描述了正在进行的和未来的修改，这将提高整体能力和性能的FORCAST。
2012-02-22 astro-ph.IM
Using Data Science in High School Astronomy
本研究探讨如何利用数据科学教学法和 IRSA 的网络界面，为高中及大学低年级 astro 101 课程设计天文学数据探究活动，以同步提升学生的数据素养与天文学概念理解。
2025-01-08 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.ed-ph
All-Sky Near Infrared Space Astrometry
盖亚目前正在彻底改变现代天文学。然而，银河平面、中心和旋臂区域的大部分被星际消光所掩盖，使它们无法进入，因为盖亚是一种光学仪器。一个全天近红外空间观测站在光学近红外中运行，在时间上与原盖亚分离，将提供微弧秒近红外天体测量和毫等测光，以穿透模糊区域，揭示银河系的内部动态。
2019-04-18 astro-ph.IM
Pupil remapping for high contrast astronomy: results from an optical testbed
对类地行星的直接成像和表征是当代天体物理学中最受欢迎的奖项之一，然而目前的光学仪器提供的动态范围不足以克服行星与其宿主恒星之间巨大的对比度差异。相干单模光纤提供了新的机会，其技术发展是由近红外电信工业的需求所推动的。本文提出了一种新的视觉仪器使用相干波导重新映射的望远镜的瞳孔几何形状。它将（i）将望远镜的整个光瞳注入单模光纤阵列，（ii）重新排列光瞳，以便可以准确测量条纹，以及（iii）允许图像重建，以便可以完全消除大气模糊。在这里，我们提出了一个实验室实验，其目标是验证支撑我们提出的方法的理论概念。我们成功地证实，我们可以检索一个模拟的天体物理对象（在这种情况下，一个双星）的图像，通过瞳孔重映仪器使用单模光纤。
2009-01-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
InfraRed Astronomy Satellite Swarm Interferometry (IRASSI): Overview and Study Results
远红外（FIR）是少数几个还没有亚弧秒分辨率天文数据的波长范围之一。SPICA、Millimetron或OST等中期卫星项目都无法解决这一问题。然而，来自原子精细结构线、高度激发的CO，特别是来自水线的FIR中高空间和光谱分辨率的信息将为变革性科学打开大门。这就需要干涉测量的概念。我们目前的第一个结果，我们的可行性研究IRASSI（红外天文卫星群干涉）的FIR空间干涉仪。它扩展了ESPRIT研究的主要概念，其特点是在一组5个卫星单元内进行外差干涉测量。卫星可以在几百米的范围内漂移，从而在1-6 THz的整个波长范围内实现<0.1”的空间分辨率。将通过采用激光光学频率梳的计量方法确保对基线的精确了解，我们已为此设计了初步的地面测试。我们首先展示了如何将科学要求转化为操作和设计参数。我们已经把重点放在导航方面的这样一个自由飞行的卫星群在相对较近的附近运行。因此，我们目前的工作，形成的几何形状，相对动态的群体，和我们的调查方面的态度估计。此外，我们讨论的自主相对定位系统，这是IRASSI的一个重要方面，由于大的原始数据速率预期的实时能力有关的问题，干涉相关必须在船上完成。我们还解决有关航天器的结构和如何使用热力学模型来研究航天器上的热扰动的影响的问题。（节略）
2019-07-18 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
Planning and Executing Airborne Astronomy Missions for SOFIA
SOFIA是一个2.5米的机载红外望远镜，安装在波音747 SP飞机上。由于望远镜的尺寸很大，在望远镜的方位上只有几度的方位角。这意味着飞机的航向基本上与望远镜的测量觇标相关，并且实现给定任务所需的地面轨迹非常复杂，并且取决于要执行的观测的坐标，持续时间和顺序。我们设计并实现了一个飞行管理基础设施（FMI）产品，以便在存在大量外部约束（例如，受限空域，国际边界，望远镜的高度限制，飞机性能，高度风和环境温度）的情况下计划和执行此类任务。我们提出了一个概述FMI，包括过程，约束和基本算法用于计划和执行SOFIA任务。
2010-01-04 astro-ph.IM
Stratospheric Balloons as a Complement to the Next Generation of Astronomy Missions
需要大型物理仪器尺寸和/或大量冷冻剂的观测，例如高空间分辨率远红外天文学的观测，目前在空间进行观测仍面临技术限制。此外，空间飞行任务的高成本和终结性要求采取风险极低的方法，并需要较长的开发时间。对于某些光谱区域，主要包括中远红外线以及部分紫外线，平流层气球为空间望远镜提供了一种灵活和负担得起的补充，开发时间短，观测条件相对较好。然而，使用球载望远镜的入门负担很高，研究小组通常还必须承担部分基础设施建设。为了方便访问基于气球的观测，我们提出了一个社区访问的基于气球的天文台，欧洲平流层气球天文台（ESBO）的努力。ESBO的目标是在未来10-15年内补充天基和机载能力，并通过为更广泛的天文用途提供以服务为中心的基础设施，进行定期飞行，并提供一个操作概念，为研究人员提供类似的基于提议的访问访问观测时间在地面观测站上实践，以增加科学气球活动的当前景观。我们目前的详细信息计划实现ESBO的目标，目前的STUDIO（平流层紫外线演示成像观测台）原型平台和任务的状态，以及选定的技术发展与扩展潜力的空间任务进行STUDIO的活动。
2022-02-09 astro-ph.IM
Cross-Slot Metal-Mesh Bandpass Filters for Far-Infrared Astronomy
针对远红外天文仪器需求，本文提出并验证了基于交叉槽金属网带通滤波器的线性/离散可变滤波器方案，成功制造并测试了44 μm MMBF，透射率27%，加AR涂层后可提升至69%。
2023-12-22 astro-ph.EP astro-ph.IM
Machine-learning identification of extragalactic objects in the optical-infrared all-sky surveys
我们提出了一个新的全自动分类模型来选择天文光度表中的河外天体。我们的分类模型的构建基于三个重要步骤：1）数据表示，以创建特征空间; 2）在特征空间中构建超曲面，以限制特征范围（离群点检测）; 3）构建超平面，将河外天体与银河系天体分开。我们用170万个物体（140万个星系和类星体，30万颗恒星）训练了我们的模型。该模型的应用是作为一个测光目录的3800万河外天体，确定在WISE和泛星目录相互交叉匹配。
2018-05-21 astro-ph.IM
Parallel-Plate Capacitor Titanium Nitride Kinetic Inductance Detectors for Infrared Astronomy
本文介绍用于红外天文学的平行板电容器氮化钛动力学电感探测器，通过设计、光学性能和准粒子寿命测量，验证了其在25微米波长下达到光子噪声极限，NEP约为7.4×10^-17 W/√Hz。
2023-12-28 astro-ph.IM physics.ins-det
Design and development of a freeform active mirror for an astronomy application
超大型望远镜的出现将带来前所未有的集光能力和空间分辨率，但也将导致焦平面仪器的尺寸和复杂性大幅增加。自由曲面镜的使用可以大大减少光学系统中的组件数量。目前，制造问题限制了自由曲面镜在短波长下的普遍使用。本文概述了自由曲面反射镜在天文仪器中的应用，并介绍了两种有效的自由曲面光学系统。提出了一种新的制造方法，试图通过薄抛光基板的液压成形来克服制造问题。一个具体的设计的主动阵列的详细说明，这将补偿剩余的制造误差，热弹性变形，和重力引起的误差在观测过程中。组合液压成形镜和主动阵列组成自由形式主动镜实验，这将产生一个精确，紧凑，稳定的自由形式光学专用于可见光和近红外观测。
2014-11-17 astro-ph.IM
Evaluation of Controllers and Development of a new in-house Controller for the Teledyne HxRG Focal Plane Array for the IRSIS satellite payload
塔塔基础研究所（TIFR）的红外天文组（天文学和天体物理学系）目前正在开发Teledyne HxRG焦平面阵列（FPA）控制器，用于红外光谱成像巡天（IRSIS）卫星有效载荷。在本文中，我们讨论了不同FPA控制器的测试结果，如天文研究相机（ARC）控制器，Teledyne的SIDECAR ASIC以及我们新的内部设计的阵列控制器。作为IRSIS仪器（基于光纤的积分场单元（IFU）近红外（NIR）光谱仪）开发阶段的一部分，构建了具有有限NIR带宽的实验室模型，该模型由各种子系统组成，如Ritchey-Chretien（RC）30 cm望远镜、光纤IFU、光谱仪光学器件和Teledyne H2 RG检测器模块。我们讨论了各种发展过程中的建设和测试的IRSIS实验室模型和技术方面的原型内部H2 RG控制器。
2022-03-01 astro-ph.IM
High-speed imaging and wavefront sensing with an infrared avalanche photodiode array
红外雪崩光电二极管阵列代表了天文学许多分支的灵丹妙药，可以在近红外波长进行极低噪声，高速甚至光子计数测量。我们最近演示了使用早期的工程级红外雪崩光电二极管阵列，实现了相关的双采样读取噪声为0.73 e-在实验室中，和2.52 e-在天空中的总噪声，并支持同时高速成像和倾斜波阵面传感与Robo-AO可见光激光自适应光学系统在帕洛玛天文台1.5米望远镜。我们在这里报告的改善图像质量，同时在可见光和红外波长的图像稳定控制回路的一部分，自适应光学锐化导星使用的阵列。我们还讨论了一个新启用的调查附近的晚M-矮星多样性，以及未来使用这种技术在其他自适应光学和高对比度成像应用。
2015-07-09 astro-ph.IM
Impact of water vapor seeing on mid-infrared high-contrast imaging at ELT scale
地球大气中局部水汽含量的高速变化是整个红外域地基波前质量的重要贡献者。与干燥的空气不同，水蒸气是高度彩色的，特别是在中红外线。这意味着可见或近红外域中的自适应光学校正不一定确保较长波长处的高波前质量。在这里，我们使用水蒸气视宁度的文献测量以及来自甚大望远镜干涉仪（VLTI）的最新红外干涉数据来评估将传输到极大望远镜（ELT）的METIS中红外相机和光谱仪的波前质量，工作范围为3到13 μm，经过近红外单共轭自适应光学校正。我们讨论了由于水汽视宁度引起的额外波前误差如何在N波段（8-13 μm）主导波前质量预算，从而驱动ELT尺度下中红外高对比度成像模式的性能。然后，我们介绍了METIS团队计划如何使用焦平面波前传感技术来减轻水蒸气的影响，并通过端到端的模拟来展示如何提高高对比度成像性能。
2022-10-22 astro-ph.IM
Planetary system, star formation, and black hole science with non-redundant masking on space telescopes
非冗余掩模（NRM）是一种高对比度、高分辨率的技术，适用于未来太阳系外行星系统和恒星形成的空间飞行任务，以及一般的高角分辨率银河系和河外天文学。NRM使最高的角分辨率科学可能给定的望远镜的直径和工作波长。它还提供了望远镜光学状态的精确信息。我们必须现实地评估NRM对比度限制，以了解NRM在太空中的科学产出，同时，在UV-NIR中发展行星和恒星形成的NRM科学和河外科学，以帮助引导未来十年的高分辨率天基天文学。
2009-04-13 astro-ph.IM
Scientific potential of the Indo-Belgian 3.6-m DOT in the field of Galactic Astronomy
印度和比利时在印度奈尼塔尔的Devasthal联合建立了两个4米级光学望远镜。在2015年成功安装3.6米现代新技术Devasthal光学望远镜（DOT）后，两国总理于2016年3月30日在布鲁塞尔进行了技术启动。从那时起，3.6米DOT已被用于光学和近红外（NIR）观测的一些研究计划。达到的最佳角分辨率为0 \farcsec 4，表明3.6米DOT的光学性能良好，能够提供具有亚弧秒分辨率的天体图像。这些观测结果证明，在建造望远镜圆顶建筑时所采取的谨慎措施已经获得了丰厚的回报，因为它们的热质量非常低，以至于它没有降低大约20年前在1997年至1999年期间使用差分图像运动监视器测量的Devasthal的自然大气视宁度。从最近的观测中获得的一些初步的科学结果，随着性能和全球潜力的3.6米DOT在银河系天文学领域。一旦高分辨率摄谱仪和其他计划中的现代后端仪器投入使用，3.6米DOT能够提供具有国际竞争力的科学。天文台的地理位置对时域和多波长天体物理学研究具有全球重要性。
2019-05-28 astro-ph.IM
Hi-5: a potential high-contrast thermal near-infrared imager for the VLTI
Hi-5是VLTI的高对比度（或高动态范围）红外成像仪项目。它的主要目标是描述太阳系外年轻行星系统和南部主序星周围的外黄带尘埃的特征。在本文中，我们提出了一个更新的项目和关键技术途径，以提高对比度实现的VLTI。特别是，我们讨论了使用在近红外、热近红外（L和M波段，3-5~ $μ$ m）中经过验证的集成光学器件和高级条纹跟踪策略的可能性。我们还解决了强大的系外行星科学的情况下（年轻的系外行星，行星形成，和exozodiacal磁盘）提供的波长制度，以及其他可能的科学情况下，如恒星物理学（基本参数和多重性）和河外天体物理学（活动星系核和基本常数）。还简要讨论了其他潜在的未来仪器，如行星形成成像仪的协同作用和科学准备。
2018-07-19 astro-ph.IM
First demonstration of OH suppression in a high efficiency near-infrared spectrograph
地面近红外天文学受到高层大气中OH分子振转衰变产生的大气发射谱线森林的严重阻碍。这些线条的极端亮度，以及它们的空间和时间变化，使得精确的天空减法变得困难。用OH抑制仪器选择性地过滤这些谱线一直是近红外光谱的长期目标。我们以前已经表明了光纤布拉格光栅与光子灯笼相结合，实现OH抑制的功效。在这里，我们报告的PRAXIS，一个独特的近红外光谱仪，是优化的OH抑制与光纤布拉格光栅。我们第一次表明，OH抑制（任何类型）是可能的高整体吞吐量（18%的端到端），并提供OH抑制的相对优势的例子。
2020-01-13 astro-ph.IM
A new window in time: a mid-infrared slit spectroscopy mode for precision time-series astronomy with JWST/MIRI
Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；AURA for the European Space Agency (ESA), Space Telescope Science Institute（为欧洲空间局（ESA）工作的美国大学研究协会，太空望远镜科学研究所）；Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学，巴黎西岱大学，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，天体物理学分子图像实验室）；European Space Agency, Space Telescope Science Institute（欧洲空间局，太空望远镜科学研究所）；Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)（加那利群岛天体物理研究所）；Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna (ULL)（拉帕拉马大学天体物理学系）；Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)（安达卢西亚天体物理研究所）；SRON Space Research Organisation Netherlands（荷兰空间研究组织）
该研究验证了JWST/MIRI的中红外狭缝光谱模式可用于高精度时间序列天文学，其背景比无狭缝模式低约38倍，能提升暗目标观测灵敏度，将于2028年第7周期投入使用。
2026-08-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Thermonuclear Supernovae: Prospecting in the Age of Time-Domain and Multi-Wavelength Astronomy
我们展示了时域和多波长天文学时代新的和即将到来的进展将如何开辟一个新的场所来探测SN~Ia的多样性。我们在ELT（ESO）以及詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）等天基仪器的背景下讨论这一点。作为例子，我们展示了如何在爆炸后的几小时到几天内进行非常早期的观测，以及非常后期的观测，如3年以上的光变曲线和中红外光谱，可以用来探测与祖先和爆炸场景的联系。我们确定的Cr，Mn和Ni/Co的电子捕获截面的限制因素之一，我们将在未来面临的。
2018-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Fusion between ground- and space-based mid-infrared observations
由于探测器技术的改进和望远镜直径的增大，中红外天文学（工作波长为2至25 $μ$ m）在过去几十年中取得了重大进展。空间观测站得益于没有大气吸收，从而能够达到进行三维超光谱观测所需的极高灵敏度，但望远镜的直径有限（$< 1$米），因此只能以低角分辨率（通常为几弧秒）进行观测。另一方面，地面设施受到强烈的大气吸收的影响，但使用大型望远镜（直径8米以上）通过中红外范围内选定的窗口进行亚角秒角分辨率成像。在本文中，我们提出了一种基于Lee和Seung的非负矩阵分解（NMF）的方法来合并来自空间和地面的中红外（mid-IR）望远镜的数据，以结合最佳的灵敏度，光谱覆盖率和角分辨率。我们证明了这种技术的效率时，应用到真正的中红外天文数据。我们建议，这种方法可以应用于任何组合的低和高空间分辨率积极的高光谱数据集，只要光谱的数据的多样性允许分解成组件使用NMF。
2011-06-14 astro-ph.IM
Autonomous Observations in Antarctica with AMICA
南极多波段红外照相机（AMICA）是一台在2-28微米红外域（KLMNQ波段）工作的双通道照相机，它将能够表征和利用南极洲Dome C所期望的天文学的特殊优势。摄像机控制系统的开发已进入最后阶段。在对关键环境的适当解决方案进行调查后，开发了一种可靠的仪器。目前正在对其进行集成和测试，以确保正确执行自动操作。一旦安装在国际机器人南极红外望远镜（IRAIT）上，AMICA及其设备将有助于实现完全自主的观测站。
2010-03-02 astro-ph.IM
Astronomy from the Moon: From Exoplanets to Cosmology in Visible Light and Beyond
本文展望了未来几十年月球可见光天文学，指出月球可安装比轨道望远镜更大的设备，并提出以1米级 precursor 望远镜为起点开展无法在地球实现的科学观测及量子物理测试。
2024-02-19 astro-ph.IM quant-ph
Wide-Field InfraRed Survey Telescope (WFIRST) Mission and Synergies with LISA and LIGO-Virgo
广角红外巡天望远镜（WFIRST）是美国宇航局的一项太空任务，计划于2024年发射。它有一个2.4米的望远镜、在0.7 - 2.0微米范围内工作的宽视场红外仪器和一个在400 - 1000纳米范围内工作的系外行星成像日冕仪。该天文台将在J=27 AB的数千平方度范围内进行星系勘测，以进行暗能量弱透镜和重子声学振荡测量，并将监测几平方度的范围，以进行暗能量SN Ia研究。它将对银河系隆起进行微透镜观测，以进行系外行星普查，并利用探路者日冕仪对附近的系外行星进行直接成像观测。该任务将有一个强大且资金充足的客座观察员计划，占观察时间的25%。WFIRST将成为时域天文学和与引力波实验协调观测的有力工具。附近的中子星联星（LIGO-Virgo）或河外超大质量黑洞联星（LISA）合并产生的引力波事件将产生WFIRST可以观测到的电磁辐射。
2014-11-02 astro-ph.IM
A complex multi-notch astronomical filter to suppress the bright infrared sky
天文学中一个长期存在且意义深远的问题是，由于夜空在这些波长处的极端亮度和可变性，很难获得深近红外观测。这个问题的解决方案是至关重要的，如果我们要获得最深的早期宇宙的观测，因为来自遥远星系的红移星光出现在这些波长。在1000 nm和1800 nm之间的大气发射几乎完全来自于极亮、极窄的羟基发射谱线的森林，这些谱线在几分钟的时间尺度上变化。天文学界长期以来一直设想有选择地移除这些谱线，同时保留谱线之间的高吞吐量。在这里，我们展示了这样的过滤器的第一次，从第一个天空测试的结果。它在目前的8米望远镜和未来的30米望远镜上的使用将在未来几年开辟许多新的研究途径。
2011-12-07 astro-ph.IM
4GREAT -- a four-color receiver for high-resolution airborne terahertz spectroscopy
4GREAT是在平流层红外天文观测台（SOFIA）上运行的德国太赫兹频率天文接收器（GREAT）的扩展。光谱仪包括四个不同的探测器波段及其相关的子系统，用于同时和完全独立的科学操作。所有的探测器光束都在天空中对齐。4GREAT的频带分别覆盖491-635、890-1090、1240-1525和2490-2590 GHz。本文介绍了仪器的设计和表征，以及它的飞行性能。4GREAT于2018年6月首次亮相，并已提供给感兴趣的SOFIA社区，从观测周期6开始。
2020-12-09 astro-ph.IM
