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威尔金森微波各向异性探测器：修订间差异

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WMAP因先前的兩項任務精進了CMB觀測：(1)蘇聯[[RELIKT-1]]報告指出CMB各向異性的測量上限；(2)美國COBE衛星首次報告大尺度CMB漲落。WMAP較此靈敏45倍，其中在角解析度上比COBE衛星靈敏33倍。
WMAP因先前的兩項任務精進了CMB觀測：(1)蘇聯[[RELIKT-1]]報告指出CMB各向異性的測量上限；(2)美國COBE衛星首次報告大尺度CMB漲落。WMAP較此靈敏45倍，其中在角解析度上比COBE衛星靈敏33倍。



== 太空船 ==
== 太空船 ==
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接收器為極化敏感差異輻射計，測量兩束望遠鏡訊號之間的差異。訊號由[[美國國家無線電天文台]]建立的高電子移動性電晶體低雜訊放大器放大。有20個饋源器，分別置於10個不同的方向，由輻射計收集訊號；以測量來自天空不同方向的訊號間差異。方位角的方向分割為180度，總角度為141度。為避免收集到銀河系的前景訊號，WMAP將23千兆赫茲到94千兆赫茲的波段分成五段無線電波段。
接收器為極化敏感差異輻射計，測量兩束望遠鏡訊號之間的差異。訊號由[[美國國家無線電天文台]]建立的高電子移動性電晶體低雜訊放大器放大。有20個饋源器，分別置於10個不同的方向，由輻射計收集訊號；以測量來自天空不同方向的訊號間差異。方位角的方向分割為180度，總角度為141度。為避免收集到銀河系的前景訊號，WMAP將23千兆赫茲到94千兆赫茲的波段分成五段無線電波段。


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WMAP的基坐是一個直徑5.0米的[[太陽能電池板]]陣列，使儀器在宇宙微波背景觀測期間都保持在陰影下（藉由持續的保持太空船相對於太陽的夾角為22度）。在陣列之後座落著底盤（供給熱氣的組件）和頂層甲板。望遠鏡的冷部件為：​​焦平面陣列及其鏡片，其與溫暖的組件之間以位於甲板上的33公分長的圓柱形絕熱壁分開。

被動式熱輻射器將WMAP冷卻至約90K，它們連接至低雜訊放大器。該望遠鏡消耗419瓦的功率。可用的望遠鏡加熱器為緊急生存加熱器，另有一組發射器的加熱器，用於關機時熱機。WMAP太空船的溫度以鉑電阻溫度計監控。

校正WMAP對CMB偶極及測量[[木星]]非常有用，尤其是以光束模式對木星測量。該望遠鏡的數據每天以2千兆赫茲的轉發器發送，轉發器以667kbit / s下傳至70米[[深空网络|深空網絡]]望遠鏡。太空船有兩個轉發器，其一為閒置備份；皆以最小限度活動，約每日40分鐘，將無線電頻率的干擾最小化。望遠鏡的位置是恆定的，在其三個軸上有三組反應輪、 [[陀螺儀]] ，二組恆星跟踪器及太陽傳感器，以八個[[聯氨]]推進器操縱。


== 威爾金森微波各向異性探測器的發現 ==
== 威爾金森微波各向異性探測器的發現 ==

2013年10月30日 (三) 10:06的版本

威爾金森微波各向異性探測器
MAP; Explorer 80
基本资料
NSSDC ID2001-027A
组织机构NASA
发射日期30 June 2001, 19:46 UTC
发射地点卡纳维拉尔角空军基地SLC-17
发射载体Delta II 7425-10
任务时长已运行23年6個月13日
质量840 kg
轨道类型利薩如軌道
位置拉格朗日L2点
仪器
K-band 23 GHz52.8 MOA beam
Ka-band 33 GHz39.6 MOA beam
Q-band 41 GHz30.6 MOA beam
V-band 61 GHz21 MOA beam
W-band 94 GHz13.2 MOA beam
网站http://map.gsfc.nasa.gov
WMAP在太空中，電腦繪圖
WMAP的結構

威爾金森微波各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，簡稱WMAP）是美國國家航空暨太空總署的人造衛星，目的是探測宇宙中大爆炸後殘留的輻射熱，2001年6月30日，WMAP搭载德尔塔II型火箭在佛羅里達州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心發射升空。

由於宇宙間殘存著大霹靂的熱輻射（即為宇宙微波背景輻射），而WMAP的目的就是測量這些熱輻射的極小差異。這計畫由查爾斯·本內特教授及約翰·霍普金斯大學所領導，與美國太空總署戈達德太空飛行中心及普林斯頓大學合作。WMAP太空船在2001六月30日七點46分46秒於佛羅里達升空，是COBE太空任務的繼承者之一，也是中級探索者系列衛星的一員。2003年，為了紀念曾為研究計畫一員的宇宙學家大衛·威爾金森，MAP更名為WMAP。WMAP在圍繞日-地系統的L2點運行，離地球1.5×106公里。2012年十二月20日，研究團隊發佈了WMAP九年數據及相關影像。

WMAP的測量在建立最近的宇宙標準模型（宇宙常數－冷暗物質模型，或稱ΛCDM模型）中扮演了關鍵的角色。宇宙常數－冷暗物質模型是是一種以宇宙常數型態表示的暗能量為主導的宇宙模型，這模型與WMAP數據及其他宇宙學數據吻合，並且緊密的相互趨近。在宇宙常數－冷暗物質模型中，宇宙年齡為137.72 ± 0.059億年。由金氏世界記錄鑑定，WMAP的任務使宇宙的年齡精確度優於1%。現在的宇宙膨脹速率（見哈伯常數）為69.32 ± 0.80 （公里/秒）/百萬秒差距。宇宙的組成中有 4.628 ± 0.093%的一般重子物質，有24.02+0.88−0.87%既不吸收也不放射光的的冷暗物質（CDM），有71.35+0.95−0.96% 使宇宙加速膨脹的的暗能量。而微中子在宇宙含量中佔不到1%，但WMAP的測量發現其存在。該團隊於2008年首次發現，證實了宇宙微中子背景輻射的存在，微中子的有效種類為3.26 ± 0.35。尤拉平面幾何的曲率（Ωk）為-0.0027+0.0039−0.0038。WMAP的測量在很多方面也支持宇宙是平坦的，包括平坦測量。

根據「科學」雜誌，WMAP在2003年有重大突破。這任務的成果論文榮登2003年後超熱門科學文章排行榜的第一及第二名。在 INSPIRE-HEP數據庫中，物理與天文學引用最多次的論文只有三篇是在2000年以後發表的，而這三篇皆由WMAP發佈。在2010年三月27日，貝內特、來曼、大衛榮獲2010年的邵逸夫獎，以褒揚他們WMAP對天文界的貢獻。

2010年十月，WMAP太空船經過九年的運作，終於功成身退，安息在日心軌道上。天文學及物理高級審查小組在2010年九月於美國太空總署核准了總共九年的WMAP作業，所有WMAP的數據都會仔細檢查並公諸於世。

有些宇宙標準模型的數據型態不同於一般的統計。例如極大角度的測量中，四極矩的數據可能小於模型所預測的，但此不一致性並不顯著。比較小的角度，如大的冷班點及其他數據特徵等，在統計數據上反而較為明顯，而研究將會繼續往這些方面進行。

目標

WMAP的目標是測量宇宙微波背景（CMB）輻射中溫度的微小起伏。其各向異性可測量宇宙的幾何特性、物質組成及演化，並驗證大霹靂模型與宇宙暴漲理論。對此，該任務繪製了CMB全天圖，伴有13秒角的解析度及多頻觀測。此圖需有極少的系統誤差，無相干像素雜訊，及精確的校正，以保證角距尺度（angular-scale）之精確度高於此解析度。此圖包含3,145,728像素，使用HEALPix掃瞄，使球面像素化。該太空船也測量CMB的E模式極化，及前景極化。任務共歷時27個月，其中到達L2點耗費了三個月，觀測歷時兩年。

發展

此MAP任務於1995年由美國太空總署提出，於1996年選為研究方向，並於1997年核准發展。

WMAP因先前的兩項任務精進了CMB觀測：(1)蘇聯RELIKT-1報告指出CMB各向異性的測量上限；(2)美國COBE衛星首次報告大尺度CMB漲落。WMAP較此靈敏45倍，其中在角解析度上比COBE衛星靈敏33倍。


太空船

此太空船的主反射鏡為一對 14m x 16m 鏡盤（背對背）的格里望遠鏡，將訊號聚焦到一對 0.9m x 1.0m 的次級反射鏡上。它們的形狀可獲得最佳效能：碳纖維殼包覆著Korex核心，塗上一層極薄的鋁及矽氧化物。次級反射鏡將訊號傳送至位於主反射鏡下方焦平面陣列中的波紋狀號角形饋源器。

接收器為極化敏感差異輻射計，測量兩束望遠鏡訊號之間的差異。訊號由美國國家無線電天文台建立的高電子移動性電晶體低雜訊放大器放大。有20個饋源器，分別置於10個不同的方向，由輻射計收集訊號；以測量來自天空不同方向的訊號間差異。方位角的方向分割為180度，總角度為141度。為避免收集到銀河系的前景訊號，WMAP將23千兆赫茲到94千兆赫茲的波段分成五段無線電波段。

WMAP在不同的頻率的性質[1]
性質 K波段 Ka波段 Q帶 V-波段 W-波段
中央波長 （毫米） 13 9.1 7.3 4.9 3.2
中央頻率 （GHz） 23 33 41 61 94
頻寬 （GHz） 5.5 7.0 8.3 14.0 20.5
光束大小（弧分） 52.8 39.6 30.6 21 13.2
輻射計 2 2 4 4 8
系統溫度（K） 29 39 59 92 145
靈敏度(mK s) 0.8 0.8 1.0 1.2 1.6

WMAP的基坐是一個直徑5.0米的太陽能電池板陣列，使儀器在宇宙微波背景觀測期間都保持在陰影下（藉由持續的保持太空船相對於太陽的夾角為22度）。在陣列之後座落著底盤（供給熱氣的組件）和頂層甲板。望遠鏡的冷部件為：​​焦平面陣列及其鏡片，其與溫暖的組件之間以位於甲板上的33公分長的圓柱形絕熱壁分開。

被動式熱輻射器將WMAP冷卻至約90K，它們連接至低雜訊放大器。該望遠鏡消耗419瓦的功率。可用的望遠鏡加熱器為緊急生存加熱器，另有一組發射器的加熱器，用於關機時熱機。WMAP太空船的溫度以鉑電阻溫度計監控。

校正WMAP對CMB偶極及測量木星非常有用，尤其是以光束模式對木星測量。該望遠鏡的數據每天以2千兆赫茲的轉發器發送，轉發器以667kbit / s下傳至70米深空網絡望遠鏡。太空船有兩個轉發器，其一為閒置備份；皆以最小限度活動，約每日40分鐘，將無線電頻率的干擾最小化。望遠鏡的位置是恆定的，在其三個軸上有三組反應輪、 陀螺儀 ，二組恆星跟踪器及太陽傳感器，以八個聯氨推進器操縱。

威爾金森微波各向異性探測器的發現

威爾金森微波各向異性探測器的宇宙背景輻射圖。

威爾金森微波各向異性探測器在宇宙學參量的測量上提供許多比早先的儀器更高準確性的值。根據當前的宇宙模型，顯示：

其他儀器對宇宙微波背景輻射漲落的測量

主条目：宇宙微波背景輻射實驗

早期

在威爾金森微波各向異性探測器之前，有幾項對宇宙微波背景圖的改善：

稍後者

未來的儀器將在威爾金森微波各向異性探測器的成果上修建，这包括：

參考資料

  1. ^ 引用错误：没有为名为2003Bennett的参考文献提供内容
  2. ^ D. N. Spergel, L. Verde, H. V. Peiris, E. Komatsu, M. R. Nolta, C. L. Bennett, M. Halpern, G. Hinshaw, N. Jarosik, A. Kogut, M. Limon, S. S. Meyer, L. Page, G. S. Tucker, J. L. Weiland, E. Wollack, E. L. Wright. First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe（WMAP）Observations: Determination of Cosmological Parameters. Astrophys. J .Suppl. 2003, 148: 175–194. 

外部連結

维基共享资源上的相关多媒体资源：威尔金森微波各向异性探测器

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