硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)的3大载荷之一,其中量能器作为其重要组成部分,承担着观测30–200 keV能段的太阳硬X射线的任务.在卫星发射之前,需要开展大量的测试工作,以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求.HXI量能器通道数众多,内含99个溴化镧探测器,分别由8块相同的前端电子学板控制.除了对各个通道的性能进行测试外,地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况,对量能器进行全面完备的测试.此外,地检系统还需足够稳定,能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求.为此,设计了地检板与上位机软件,结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统,对8块前端电子学板实现同步配置与管理,能高效完成指令发送与数据接收,满足量能器最大数据输出带宽400 Mbps的需求.利用该系统,在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证,获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标,为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.

空间太阳硬X射线成像仪量能器读出电子学设计

先进天基太阳天文台(ASO-S)是中国科学院空间科学先导专项2期规划的太阳观测卫星,其针对第25个太阳活动峰年,同时观测太阳磁场、日冕物质抛射和太阳耀斑爆发.硬X射线成像仪(HXI)作为该卫星3个科学载荷之一,实现了高时间分辨率和空间分辨率的太阳硬X射线成像观测,其量能器由99套溴化镧闪烁晶体-光电倍增管探测单元和读出电子学板构成,实现了30–200 keV的硬X射线光子能谱测量.针对HXI量能器的观测需求,设计了一套空间高事例率读出电子学系统,并通过实验室测试,证明了该系统单事例读出死时间小于2μs,同时验证了该系统电子学噪声小于120 fC,积分非线性小于2%,满足HXI仪器要求.

基于边缘探测器的FMG稳像探测研究

全日面矢量磁像仪(Full-disk vector Magnetograph,FMG)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)卫星的主要载荷之一,为确保其可获得高空间分辨率的全日面太阳矢量磁场图,FMG配备了一套高精度稳像控制系统.FMG稳像系统采用边缘探测器对太阳入射倾斜偏差进行测量.基于FMG望远镜的太阳像仿真数据分析边缘探测器在太阳像能量分布下的输出特性以及太阳像尺寸与边缘探测器量程和灵敏度的关系.最后,在实验室搭建了一套验证系统对FMG稳像系统边缘探测器进行了相关性能验证实验.实验结果与理论分析一致,太阳像尺寸越大,边缘探测器量程越大,边缘探测器灵敏度越低.

ASO-S卫星工程科学应用系统的数据库设计

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)卫星是我国首颗太阳观测卫星,主要观测太阳耀斑和日冕物质抛射以及产生它们的磁场结构.ASO-S卫星的科学应用系统是科学卫星工程的6大系统之一,它连接科学用户和卫星数据,为将卫星的科学数据转化为科学成果提供保障.科学应用系统的数据库是连接软件与海量数据的枢纽,为科学数据生产和用户服务及运行提供数据层的支撑.介绍了科学应用系统的数据库架构设计、数据库的选择以及数据库性能优化和表样例.这里的数据库包括观测计划、工程参数、运维日志、科学数据、定标数据和特征事件识别等数据库.这些数据库的建设将为ASO-S卫星工程科学应用系统的顺利运行提供数据支撑,也可以为未来其他科学卫星类似数据库的搭建提供参考和借鉴.