Исследователь космического фона
-
История и миссия COBE
- COBE (Cosmic Background Explorer) был космологическим спутником НАСА, работавшим с 1989 по 1993 год.
- Целью миссии было исследование фонового космического микроволнового излучения (CMB) Вселенной.
- COBE предоставил доказательства теории Большого взрыва, подтвердив почти идеальный спектр абсолютно черного тела и слабую анизотропию реликтового излучения.
-
Основные достижения
- COBE измерил спектр излучения 3 К в диапазоне от 100 микрометров до 1 см.
- Измерена анизотропия излучения в диапазоне от 3 до 10 мм.
- Измерен спектр и угловое распределение рассеянного инфракрасного фона на длинах волн от 1 до 300 микрометров.
-
История создания
- В 1974 году НАСА объявило о возможности миссий с использованием Explorer.
- В 1976 году сформирован комитет для создания спутника COBE.
- В 1981 году начались работы по созданию спутника в Центре космических полетов имени Годдарда.
- Запуск COBE состоялся 18 ноября 1989 года на солнечно-синхронную орбиту.
-
Технические характеристики
- COBE был спутником класса Explorer с технологией, заимствованной у IRAS.
- Спутник вращался со скоростью 0,8 об/мин для контроля систематической погрешности.
- Орбита высотой 900 км с наклонением 99° была выбрана для полного освещения неба и устранения рассеянного излучения.
-
Инструменты и оборудование
- Дифференциальные микроволновые радиометры (DMR) измеряли анизотропию излучения на частотах 31,4, 53 и 90 ГГц.
- Эксперимент с диффузным инфракрасным фоном (DIRBE) исследовал диффузное инфракрасное излучение в диапазоне от 1 до 300 микрометров.
-
Болометры и телескоп
- Болометры используются для работы в канале с длиной волны от 120 до 300 микрометров.
- Телескоп представляет собой экранированный коллектор григорианского потока с возможностью повторного формирования изображения.
- Прибор весит 34 кг, потребляет 100 Вт и имеет скорость передачи данных 1700 бит/с.
-
Абсолютный спектрофотометр дальнего инфракрасного диапазона (FIRAS)
- FIRAS — поляризационный интерферометр Майкельсона с криогенным охлаждением.
- Прибор измеряет спектр с точностью до 1/1000 от пикового потока.
- Весит 60 кг, потребляет 84 Вт и имеет скорость передачи данных 1200 бит/с.
-
Научные открытия
- COBE включал приборы DIRBE, FIRAS и DMR.
- Приборы перекрывали друг друга по длине волны, обеспечивая проверку согласованности измерений.
- FIRAS показал идеальное соответствие CMB и теоретической кривой для абсолютно черного тела.
-
Внутренняя анизотропия CMB
- DMR картографировал анизотропию космического фонового излучения.
- Колебания космического микроволнового фона чрезвычайно слабы.
- Флуктуации привели к образованию структур во Вселенной.
-
Обнаружение ранних галактик
- DIRBE обнаружил 10 новых галактик и девять кандидатов в слабом дальнем инфракрасном излучении.
- Данные DIRBE позволили определить массу и температуру очень холодной пыли.
-
Космологические следствия
- COBE оставил без ответа множество космологических вопросов.
- Измерения DIRBE и FIRAS показали интегральную интенсивность EBL ≈16 Нвт/(м2·sr).
- Наблюдения COBE требуют увеличения скорости звездообразования при красном смещении z ≈ 1,5.
-
Повторная миссия COBE
- В 2001 году НАСА запустило повторную миссию COBE.
- Микроволновый анизотропный зонд Уилкинсона WMAP продолжил расширять достижения COBE.