[发明专利]空间分布式合成孔径光学探测方法有效

专利信息
申请号: 202111157009.X 申请日: 2021-09-30
公开(公告)号: CN113945952B 公开(公告)日: 2022-08-19
发明(设计)人: 霍卓玺;林亲;方越东;刘冀林;李凌;张磊;罗保睿;朱玥 申请(专利权)人: 中国空间技术研究院
主分类号: G01S17/90 分类号: G01S17/90;G01S7/481
代理公司: 北京谨诚君睿知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11538 代理人: 延慧;武丽荣
地址: 100094 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 空间 分布式 合成 孔径 光学 探测 方法
【说明书】:

发明涉及一种空间分布式合成孔径光学探测方法,包括利用直接探测法,即合成孔径消零干涉探测法,进行探测,所述直接探测法包括以下步骤:a、在望远镜的反射镜面上镀制金属镀膜;b、通过场向量反转实现π相位延迟;c、利用全对称合束器对反射光线进行瞳面干涉合束;d、对干涉结果进行采样。本发明可以解决系外宜居行星直接探测中的高灵敏度、高分辨率、高对比度等技术挑战,并可实现观测资源的高效使用,兼顾可开展单孔径望远镜高精度测光法、合成孔径菲索干涉成像法、合成孔径恒星干涉仪探测法和合成孔径消零菲索干涉成像法等其他探测法。

技术领域

本发明涉及一种空间分布式合成孔径光学探测方法。

背景技术

随着人类对外太空的探索不断加深,系外宜居行星的宜居性及是否有生命存在成为了一个重要研究方向。对系外行星的探测可分为间接探测法和直接探测法。间接探测法主要有多普勒视向速度法、凌星法、微引力透镜法和天体测量法等,其中凌星法是应用最广泛的观测系外行星的方法。但这些间接探测法均无法获取行星光子,更无法对行星大气进行光谱分析,因此难以对行星上是否存在生命信号做出判断。直接探测法则可直接获取来自系外行星的光子,因此相比于间接探测法,无观测几何限制,且有可能获得行星温度、大气成分等更全面的物理信息,进而有望解答地外生命是否存在这一基本科学问题。因此,直接探测技术在系外行星探测领域日益受到重视。

不过,现有的对系外宜居行星直接探测技术仍面临一系列挑战。首先,系外宜居行星与其主星辐射对比度相差悬殊,其中可见光波段对比度约为10-10,红外波段约为10-7。另外,系外宜居行星与主星间距离很近,在典型的一个天文单位下,探测能力需达到0.1″,样本选择范围接近10个秒差距,在该范围内系外宜居行星数量预计可达数百个,这样才能满足科学家的研究需求。因此,需取主星与类地行星张角0.1″的条件下开展研究。由此可见,为实现对系外宜居行星的直接探测,探测设备需具有极高的角分辨率能力、聚光能力和恒星光抑制能力,否则行星目标即使在探测器的探测极限能力范围内,也很容易被淹没在强噪声下。

现有技术中,实现系外行星高对比直接探测的主要手段之一是光学干涉技术。天基干涉观测相比于地基观测,可获得不受大气干扰的高分辨率图像,且能够极大地拓宽系外行星观测波段等优势。因此,基于系外宜居行星直接探测的科学需求和技术挑战,以及天基干涉仪相关技术的发展,空间分布式合成孔径光学干涉探测成为一项实现系外宜居行星直接探测非常有潜力的探测手段。而系外宜居行星直接探测的难点之一就在于类地行星与其宿主恒星亮度的高对比度,使得来自行星的微弱辐射将被淹没在恒星信号背景下。为抑制恒星噪声影响,需要降低乃至消除恒星光。由于通常入射的恒星光是宽谱段的,若简单的利用光学延迟线添加半波延迟会由于色差效应而无法保证不同波段光波的相位一致,且对系外行星的观测通常要求系统达到极深的消零深度,这进一步要求引入的π相位延迟需要是宽谱段的,且对于二元消零方案而言,左右两个干涉臂在发生干涉时需尽量保证光的强度相等。

但是,虽然在天体物理领域的相关技术研究也涉及干涉成像探测系外行星项目,而一些技术研究却因成本过高而搁置,因此现有技术中还没有基于空间干涉的天文望远镜的成型技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间分布式合成孔径光学探测方法。

为实现上述发明目的,本发明提供一种空间分布式合成孔径光学探测方法,包括利用直接探测法进行探测,所述直接探测法包括以下步骤:

a、在望远镜的反射镜面上镀制金属镀膜;

b、通过场向量反转实现π相位延迟;

c、利用全对称合束器对反射光线进行瞳面干涉合束;

d、对干涉结果进行采样。

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