我们成功地进行了第一次高空气球飞行的宽视场硬X射线编码孔径望远镜ProtoEXIST 1,这是从哥伦比亚科学气球设施发射的。2009年10月9日,新墨西哥州萨姆纳。ProtoEXIST 1是我们正在进行的项目中第一次实现先进的CdZnTe(CZT)成像探测器,以建立下一代宽视场硬X射线望远镜所需的技术。ProtoEXIST 1中的CZT探测器平面由一个8 x 8阵列组成,该阵列由2 cm x 2 cm x 0.5 cm厚的像素化CZT晶体紧密平铺而成,每个晶体具有8 x 8像素,覆盖256 cm^2的有效面积,像素为2.5 mm。安装在探测器上方90 cm处的钨掩模提供30 - 600 keV波段的X射线源的阴影图用于成像,允许9度x 9度的完全编码视场,角分辨率为20 arcmin。为了减少背景辐射,探测器四周被半渐变(Pb/Sn/Cu)被动屏蔽层包围,一直到掩模。在背面,一个26 cm x 26 cm x 2 cm CsI(Na)有源屏蔽提供信号,以标记带电粒子感应事件以及来自下方的>~ 100 keV背景光子。由于在漂浮高度(38-39公里)的强风(60节),飞行持续时间仅约7.5小时。在整个飞行过程中,CZT探测器表现出色。望远镜在飞行结束时观察了Cyg X-1约1小时。尽管指向和方位系统存在一些问题,导致望远镜跟踪偏离目标约6.4度,但对天鹅座X-1数据的分析显示,在机载日间恒星相机拍摄的光学图像中,在预期位置处有一个位于30-100 keV能量带的7.2 sigma的X射线源。首次飞行的成功对于先进CZT成像探测器(ProtoEXIST 2,0.6 mm像素)的未来发展非常鼓舞人心。
英文摘要:
We successfully carried out the first high-altitude balloon flight of a wide-field hard X-ray coded-aperture telescope ProtoEXIST1, which was launched from the Columbia Scientific Balloon Facility at Ft. Sumner, New Mexico on October 9, 2009. ProtoEXIST1 is the first implementation of an advanced CdZnTe (CZT) imaging detector in our ongoing program to establish the technology required for next generation wide-field hard X-ray telescopes. The CZT detector plane in ProtoEXIST1 consists of an 8 x 8 array of closely tiled 2 cm x 2 cm x 0.5 cm thick pixellated CZT crystals, each with 8 x 8 pixels, covering a 256 cm^2 active area with 2.5 mm pixels. A tungsten mask, mounted at 90 cm above the detector provides shadowgrams of X-ray sources in the 30 - 600 keV band for imaging, allowing a fully coded field of view of 9 Deg x 9 Deg with an angular resolution of 20 arcmin. To reduce the background radiation, the detector is surrounded by semi-graded (Pb/Sn/Cu) passive shields on the four sides all the way to the mask. On the back side, a 26 cm x 26 cm x 2 cm CsI(Na) active shield provides signals to tag charged particle induced events as well as >~ 100 keV background photons from below. The flight duration was only about 7.5 hours due to strong winds (60 knots) at float altitude (38-39 km). Throughout the flight, the CZT detector performed excellently. The telescope observed Cyg X-1 for ~ 1 hour at the end of the flight. Despite a few problems with the pointing and aspect systems that caused the telescope to track about 6.4 deg off the target, the analysis of the Cyg X-1 data revealed an X-ray source at 7.2 sigma in the 30-100 keV energy band at the expected location from the optical images taken by the onboard daytime star camera. The success of this first flight is very encouraging for the future development of the advanced CZT imaging detectors (ProtoEXIST2, with 0.6 mm pixels).
Tiled Array of Pixelated CZT Imaging Detectors for ProtoEXIST2 and MIRAX-HXI
我们已经组装了一个平铺阵列(220平方厘米)的细像素(0.6毫米)成像CZT探测器的球载宽视场硬X射线望远镜,ProtoEXIST 2。ProtoEXIST 2是一个下一代硬X射线成像仪MIRAX-HXI的原型实验,该成像仪搭载在巴西航天局的航天器Lattes上。MIRAX将以6'角分辨率测量银河系隆起、南银道面和河外天空的5至200 keV的天空。这将为中子星和黑洞的吸积计时研究开辟广阔的发现空间。ProtoEXIST 2 CZT探测器平面由64个5 mm厚2 cm x 2 cm CZT晶体组成,以最小间隙平铺。MIRAX将由4个这样的探测器平面组成,每个探测器平面都将使用自己的编码孔径掩模进行成像。我们提出的封装架构和组装程序的ProtoEXIST 2探测器。2012年10月10日,我们成功地进行了ProtoEXIST 1和2望远镜的高空气球实验,这证明了他们的技术已经为空间应用做好了准备。在飞行过程中,两台望远镜的表现都和地面上一样好。我们报告的地面校准的结果和探测器的性能在气球飞行的初步结果。
The Balloon-borne VLBI Experiment (BVEX) Radio Telescope and Position Tracking System
Queen’s University(女王大学);Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian(哈佛-史密森尼天体物理中心);Black Hole Initiative, Harvard University(哈佛大学黑洞倡议);Dalhousie University(达尔豪斯大学);Queen’s University, Smith School of Engineering(女王大学史密斯工程学院);Queen’s University, Department of Mathematics and Statistics(女王大学数学与统计系);MIT Haystack Observatory(麻省理工学院海斯塔克天文台);Trottier Space Institute, McGill University(麦吉尔大学特罗蒂尔太空研究所);McGill University(麦吉尔大学);McMaster University(麦克马斯特大学);StarSpec Technologies Inc.(StarSpec科技有限公司);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学)
The Debris Disk Explorer: a balloon-borne coronagraph for observing debris disks
碎片盘探测器(英语:Debris Disk Explorer,DDX)是一个提议的气球载探测器,用于探测附近恒星周围的碎片盘。碎片盘类似于我们太阳系中的小行星带(主要是岩石)和柯伊伯带(主要是冰)。DDX将测量数十个磁盘的大小,形状,亮度和颜色。这些测量将使我们能够将太阳系置于背景中。通过对附近恒星周围的碎片盘进行成像,DDX将通过它们对盘结构的影响揭示扰动行星的存在,并通过表征盘尘的大小和组成来探索碎片盘的物理和历史。DDX仪器是一个直径为0.75米的离轴望远镜和一个由平流层气球携带的日冕仪。DDX将拍摄数十颗附近恒星周围碎片盘的高分辨率,多波长图像。计划进行两次飞行;在美国境内进行一次夜间试飞,然后从新西兰进行为期一个月的科学飞行。这次长途飞行将充分探索只有DDX才能接触到的已知碎片盘。它将实现10^-7的原始对比度,处理后的对比度为10^-8。DDX的一个技术优势是,在近空间环境中的操作将提高内部日冕仪,可变形反射镜和波前传感和控制的技术准备水平,所有这些都是未来天基望远镜高对比度系外行星成像的潜在需求。
The Filter Imager SuFI and the Image Stabilization and Light Distribution System ISLiD of the Sunrise Balloon-Borne Observatory: Instrument Description
Energy estimation of direct and reflected cosmic-ray events aboard balloon-borne radio detectors
Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) & Universidade de Santiago de Compostela(加利西亚高能物理研究所与圣地亚哥德孔波斯特拉大学);Instituto de Física La Plata, CONICET-UNLP(拉普拉塔物理研究所,阿根廷国家科学研究委员会-拉普拉塔国立大学)
Sub-Kelvin Cryogenics for a Super-Pressure Balloon-Borne CMB Polarimeter: Taurus
Case Western Reserve University(凯斯西储大学);University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室);National Institute of Standards and Technology(美国国家标准与技术研究院);Princeton University(普林斯顿大学);University of Colorado Boulder(科罗拉多大学博尔德分校);University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);University of Iceland(冰岛大学);Stockholm University(斯德哥尔摩大学)
Multi-sensor fusion for fine-guidance and milliarcsecond-level attitude estimation of balloon-borne telescope
Princeton University(普林斯顿大学);New York University(纽约大学);Northeastern University(东北大学);StarSpec Technologies Inc.(StarSpec科技有限公司);University of Toronto(多伦多大学);Durham University(杜伦大学);California Institute of Technology(加州理工学院);University of Arizona(亚利桑那大学);National Research Council Canada Herzberg Astronomy and Astrophysics Research Centre(加拿大国家研究委员会赫茨伯格天文学和天体物理学研究中心);EPFL(洛桑联邦理工学院);Imperial College(帝国理工学院)