Introduction to the Special Issue on Sounding Rockets and Instrumentation
70多年来，最初为军事应用而开发的火箭技术提供了一个低成本的观测平台，用于进行关键和快速反应的科学调查。即使研制出了可将卫星送入轨道的运载火箭，高空探空火箭仍然具有现实意义。除了科学观测之外，探空火箭还为科学家和工程师提供了一个独特的技术试验平台和宝贵的培训基地。最重要的是，探空火箭仍然是探测气球高度（$\sim$ 40公里）以上和卫星轨道（$\sim$ 160公里）以下地球大气层稀薄区域（平流层上层、中间层和电离层/热层下层）的唯一途径。它们可以将质量达400公斤的遥感望远镜有效载荷提升到350公里的高度，在地球大气层阻挡影响之上提供长达6分钟的观测时间。虽然世界上有许多探空火箭研究计划，但本文着重介绍NASA的探测火箭计划，特别是天体物理和太阳探空火箭有效载荷。
2016-02-07 astro-ph.IM
Bridging the gap between Monte Carlo simulations and measurements of the LISA Pathfinder test-mass charging for LISA
立方体金铂自由落体测试质量块（TM）构成未来LISA和类LISA干涉仪的反射镜，用于太空低频引力波探测。来自银河系和太阳系的高能粒子给TM充电，从而产生寄生的静电力和磁力，限制了这些干涉仪的灵敏度。发射前的TM充电蒙特卡罗模拟进行了LISA探路者（LPF）的任务，这是计划测试LISA仪器。在飞行任务运行期间，对测量结果和模拟结果进行了比较。测量的TM净充电与模拟估计一致，而充电噪声高出三到四倍。我们的目标是弥合LPF TM充电噪声模拟和观测之间的差距。使用FLUKA/LEI工具包对银河系和太阳粒子引起的LPF TM充电进行了新的蒙特卡罗模拟。这使得低能量的电子可以传播到几个电子伏。这些改进的FLUKA/LEI模拟同意在统计和蒙特卡罗误差的任务操作过程中收集的意见。银河系宇宙射线引起的充电噪声大约是每秒一千个电荷。在太阳高能粒子事件期间，该值增加到每秒数万个电荷。对于LISA TM充电，预期类似的结果。
2022-08-18 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The SLICE, CHESS, and SISTINE Ultraviolet Spectrographs: Rocket-borne Instrumentation Supporting Future Astrophysics Missions
NASA的亚轨道计划提供了在地球大气层上方进行独特科学实验的机会，也是未来空间天体物理学、太阳物理学和大气科学任务所必需的技术和人员的输送管道。在本文中，我们描述了三个天文有效载荷开发（或在开发中）的紫外线火箭组在科罗拉多大学。这些远紫外（100 - 160纳米）光谱仪被用于研究一系列科学课题，从星际介质中的气体（在一次观测中对温度跨越五个数量级的物质进行诊断）到附近系外行星系统的高能辐射环境。Slice、CHESS和SISTINE这三种乐器形成了乐器设计和组件级技术成熟的发展。SLICE是开发新的数据处理、存储和遥测技术的先驱仪器。CHESS和SISTINE是技术和仪器设计的试验平台，分别支持高分辨率（R > 100，000）点源光谱和高通量成像光谱，以支持未来的探索者，探测器和旗舰级任务。CHESS和SISTINE有效载荷支持大幅面光子计数探测器和先进光学涂层的开发和飞行测试：这是NASA实现未来旗舰天文台的两大技术优先事项（例如，LUVOIR Surveyor概念），其在紫外光谱能力上提供了比哈勃太空望远镜大约50 - 100倍的增益。我们目前的设计，组件级的实验室表征，和这些仪器的飞行结果。
2015-12-02 astro-ph.IM
Cosmic Visions Dark Energy: Technology
强大的仪器和探测器研发计划使当前一代的宇宙前沿调查成为可能。对研发的少量投资将继续带来回报，并使新的探测器能够研究宇宙的加速膨胀。仪器和探测器研发为未来几代实验人员提供了重要的培训机会，这些技能在整个能源部高能物理计划中都很重要。
2016-05-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Constraints on LISA Pathfinder's self-gravity: design requirements, estimates and testing procedures
LISA探路者卫星于2015年12月3日发射到日地第一拉格朗日点（L1），LISA技术包（LTP）将在那里进行测试。凭借其尖端技术，LTP将能够在$1-30\,\mathrm{mHz}$频带内实现前所未有的测地线运动残余加速度测量，测量精度可达$3 \times 10^{-14}\,\mathrm{m/s^2/{Hz^{1/2}}}$量级。航天器本身的存在是与两个验证试验质量相互作用的局部引力场的原因。潜在地，这种力的相互作用可能阻止实现目标自由落体水平，从而产生显著的噪声源。我们以低于$\mathrm{nm/s^2}$的精度平衡了这种引力，并通过有限元计算工具估计，根据对构成卫星的所有部件的位置和质量的测量结果制定了一项协议。下面，我们将介绍要求、设计和预期的在轨测试程序。
2016-04-28 astro-ph.IM physics.space-ph
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
Validation of optical pathlength stability in a LISA test-bench demonstrator
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Observatoire de Paris – PSL（巴黎天文台-PSL）；CNES（法国国家空间研究中心）；CEA, Centre de Saclay, IRFU (Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l’Univers)（CEA萨克雷中心，基础物理研究研究所（IRFU））；CNRS/IN2P3（法国国家科学研究中心/法国国家粒子与核物理研究所）；Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM)（马赛粒子物理中心）；Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM)（马赛天体物理实验室）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Observatoire de la Côte d’Azur (OCA)（蔚蓝海岸天文台）；Laboratoire ARTEMIS（ARTEMIS实验室）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；UPS（图卢兹第三大学）；Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT)（双无限-图卢兹实验室（L2IT））；EXAIL Technologies（EXAIL科技公司）；Bertin Technologies（贝尔坦科技公司）；Sorbonne Université（索邦大学）；Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)（国家计量与测试实验室（LNE））
本文通过ZIFO干涉仪验证了LISA测试台中光学路径长度稳定性，实现了皮米级稳定性并识别了主要噪声源。
2025-12-22 astro-ph.IM
Design of a CubeSat Payload to Test a Magnetic Measurement System for Space-borne Gravitational Wave Detectors
诸如LISA之类的引力辐射空间观测站配备了能够在毫赫兹频率下以低噪声条件测量磁场的专用机载仪器。原因是，核心科学有效载荷只有在磁环境满足某些严格的低频要求的情况下才能成功运行。为此目的，为一个六单元立方体卫星开发了一个简化版的拟议的激光干涉仪磁测量系统，这将有可能提高仪器的技术就绪水平。该实验的特点是，通过使用一个小的圆柱形坡莫合金外壳，有效载荷中集成的磁传感器对低频波动进行了磁屏蔽。这将允许在CubeSat轨道环境下对该系统进行飞行中噪声表征。因此，CubeSat平台将提供测量仪器能力的机会，并将指导改进LISA磁测量系统的进展。本文介绍了立方体卫星有效载荷的主要特点和实现。
2018-06-15 astro-ph.IM physics.ins-det
The end-to-end testbed of the Optical Metrology System on-board LISA Pathfinder
LISA Pathfinder是激光干涉仪空间天线（LISA）的技术演示任务。LISA Pathfinder上的主要实验是所谓的LISA技术包（LTP），其目的是测量两个自由落体测试质量之间的加速度差，精度为3 × 10 ^（-14）ms^（-2）/sqrt[Hz]，范围为1 mHz至30 mHz。该测量由LISA Pathfinder机载光学计量系统（OMS）以干涉方式进行。在本文中，我们提出了整个OMS的实验性端到端测试平台的发展。它包括干涉仪及其子单元、干涉仪后端（相位计）和相位计输出数据的处理。此外，3轴压电致动镜被用来代替自由下落的试验质量，用于表征系统的动态行为以及控制试验质量和卫星的无阻力和姿态控制系统（DFACS）的某些部分。端到端试验台包括LTP的所有部件，这些部件可以在地面上进行合理的试验，而无需自由落体试验质量。目前，它主要由试验板组件组成。其中一些已经被LTP实验的工程模型所取代。在接下来的步骤中，更多的工程模型和飞行模型也将被插入到这个测试平台中，并针对具有良好特征的试验板组件进行测试。该试验台为单元试验提供了重要参考，也可用于任务期间的星上试验验证。
2012-03-21 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Thermo-elastic induced phase noise in the LISA Pathfinder spacecraft
在LISA Pathfinder的在轨热测试活动期间，数据和诊断子系统在集成到卫星中之后首次在接近空间的条件下进行了测试。结果表明，温度测量系统符合要求，得到了$1-30\;{\rm mHz}$频段内$10^{-4}\,{\rm K}\, {\rm Hz}^{-1/2}$周围的温度噪声。此外，控制热信号注入到将LISA技术包（LTP）核心组件锚定到卫星结构的悬挂支柱，允许首次通过实验估计LTP干涉仪（卫星的主要仪器）的热弹性变形的相位噪声贡献。发现这样的贡献在$10^{-12}\,{\rm m}\, {\rm Hz}^{-1/2}$处，比测量带宽（$1\,{\rm mHz}$）下端处的测量噪声低30倍。
2014-12-12 astro-ph.IM gr-qc
Optical Spectroscopy with the Technology of Virtual Observatory
当代天文学充斥着由强大的地面和天基仪器产生的呈指数增长的PB级数据量，以及复杂数值模型的广泛计算机模拟和计算的产物。有效组织和无缝处理存储在世界范围内的异构数据库中的信息雪崩，并促进提取有关宇宙的新物理知识是快速发展的天文虚拟天文台（VO）的主要目标。我们给出了一个概述，目前的光谱能力VO和确定未来的要求不可或缺的详细的多波长分析大量的光谱在一个半自动的方式。
2011-12-13 astro-ph.IM
Measuring the Galactic Cosmic Ray Flux with the LISA Pathfinder Radiation Monitor
由宇宙射线引起的测试质量充电将是像LISA这样的天基引力波探测器的加速噪声的重要来源。在2015年12月至2017年7月期间运行的技术演示任务LISA探路者包括一个定制的监视器，以帮助确定测试质量充电与当地辐射环境之间的关系。辐射监测器对宇宙射线通量进行了现场测量，同时还提供了有关其能谱的信息。我们描述了监视器和目前的测量结果，显示了一个逐渐增加的40%的计数率与太阳周期的下降阶段相一致。调制高达10%，也观察到与同向旋转的相互作用区域和日光层电流片交叉的13和26天的周期。这些变化的通量以上的监测器检测阈值（约70兆电子伏）被证明是一致的与测量的IREM监测器上的地球轨道INTEGRAL航天器。最后，我们使用测得的沉积能谱，结合GEANT 4模型，估计整个任务过程中的银河宇宙线微分能谱。
2018-01-12 astro-ph.IM
Heater induced thermal effects on the LTP dynamics
LPF（LISA路径）任务的STOC（科学和技术操作中心）模拟器旨在为任务操作远程指挥链提供验证工具，以及更深入地了解LTP（LISA技术包）中发生的底层物理过程。在将出现的不同物理效应中，电极外壳（EH）中的温度波动可能会对干涉仪（IFO）读数产生干扰，因此必须了解并控制它们。在这篇文章中，我们报告的最新进展，分析在IEEC的LTP响应的热信号注入加热器。更具体地说，我们确定了在LTP频带（从1 mHz到30 mHz）中将热输入信号与测试质量（TM）上的力相关联的传递函数。由欧洲航天技术中心（ESTEC）制定和维护的整个LPF航天器和有效载荷的完整热模型用于获得对规定点（加热器）的热输入作出响应的温度分布，随后对该温度分布进行处理，以计算对试验质量的相关动力学影响。
2013-12-11 astro-ph.IM gr-qc
Temperature stability in the sub-milliHertz band with LISA Pathfinder
LISA探路者（LPF）是一项技术先驱任务，旨在测试空间引力波探测所需的关键技术。在天基引力波观测站将运行的低频区域（毫赫兹及以下），温度波动起着至关重要的作用，因为它们可以以多种方式耦合到干涉测量和测试质量的自由落体精度中。专用温度测量子系统是LPF板上诊断单元的一部分，其噪声水平为10 $\,μ$ K $\,$ Hz $^{-1/2}$至$1\,$ mHz。在本文中，我们报告的温度测量在整个任务操作，表征热环境，估计不同位置之间的传递函数和报告温度稳定性（及其时间演变）的频率低至10 $\,μ$ Hz，其中通常值周围的$1\,$ K $\,$ Hz $^{-1/2}$进行了测量。
2019-05-22 astro-ph.IM gr-qc
Review of high-contrast imaging systems for current and future ground-based and space-based telescopes III. Technology opportunities and pathways
2017年9月在荷兰莱顿的洛伦兹中心举行的最佳光学日冕仪研讨会聚集了一个由25名研究人员组成的多元化小组，致力于系外行星仪器的研究，以刺激新想法的出现和分享。这篇文章是总结讲习班成果的三篇系列论文的最后一部分，概述了为地面和空间望远镜的高对比度成像仪器而实施或考虑的新型光学技术和系统。高对比度仪器的总体目标是在最高10^-10的对比度水平上提供对系外行星的直接观测和表征。我们列出了当前技术的缺点，并确定了新技术的机会和发展路径，使性能实现了飞跃。具体来说，我们讨论了设计和制造的关键部件，如先进的可变形反射镜和日冕光学，以及它们的融合在“自适应日冕”系统。此外，我们讨论了高度集成的系统设计，结合对比度增强技术和表征技术（如高分辨率光谱），同时最大限度地减少整体复杂性。最后，我们将探索使用地面望远镜的全光子解决方案和空间望远镜的专用大孔径的极端实现。
2018-07-18 astro-ph.IM
A new interferometer architecture combining nulling with phase closure measurements
对来自微弱系外行星的直接光信号进行成像，以对抗其宿主恒星的强烈眩光，这是现代天文仪器的基本挑战之一。通过直接成像实现足够的信噪比用于检测受到三个基本物理过程的限制：波前的像差（仪器和大气）、光子噪声和检测器噪声。在本文中，我们提出了一种新的光学装置，它综合了两种不同技术的优点：调零干涉术，以减轻光子噪声，和关闭相位，以打击光学像差。我们的设计采用集成光学和光子学技术，旨在将日冕仪和非冗余干涉仪的优点结合在单个光学设备中。我们表明，这样的仪器将有一个动态范围限制的i）读出噪声（如果完美的同相），或ii）由于恒星通量泄漏的光子噪声（在不完美的零的情况下）。当读出噪声不是主要限制时，这个概念是最佳的，即对于空间干涉测量或基于地面的明亮恒星宿主观测（视星等亮于10）。
2014-02-06 astro-ph.IM
