欧几里得除冰记

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翻译：葛文迪

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：朱宸宇

https://www.universetoday.com/166237/ice-is-starting-to-cloud-euclids-optics/

2023年7月1日欧洲空间局发射了欧几里得天文望远镜，在接下来的6年中，它将用于研究宇宙的组成和演化。值得一提的是，欧几里得天文望远镜将观测宇宙在过去100亿年中的膨胀情况，以验证暗能量理论。尽管在准备第一次巡天的过程中已经对望远镜的仪器进行了精细校准，但研究团队还是注意到，在望远镜进入冰冷的太空后，其镜面上结了冰。

欧几里得天文望远镜概念图

尽管这个现象很常见，但是对于欧几里得天文望远镜来说却是个麻烦，因为它为了研究宇宙膨胀而需要极其精确。经过数月的研究，团队设计了一种针对光学任务的全新除冰流程并进行测试。在3月20日，欧洲空间局宣布这种除冰方法到目前为止是奏效的，欧几里得望远镜的画面已经修复好了。如果这个方法被证实有效，那么它将可以确保光学系统在接下来的让任务中顺利运行。

问题的出现，源于科学家们注意到与其它任务中得到的光相比，欧几里得望远镜的可见光仪器（VIS）得到的光存在微小但是逐渐变大的减弱。VIS是用于测量来自遥远星系可见光的仪器，用于确定光路被引力场影响的情况。Mischa Schirmer是新的除冰计划的主要设计者之一，他解释道：

“我们将VIS得到的星光与早些时候得到的同一颗恒星的星光亮度做对比。虽然宇宙中的一些恒星亮度会发生变化，但是绝大多数恒星的亮度在几百万年中都是比较稳定的。因此，在发现我们的仪器接收到的光子能量有一个缓慢的微弱衰减时，我们知道，出问题的不是那些恒星，是我们的仪器。”

其实人们知道欧几里得望远镜会有一些水混杂其中，不然也不会在发射后有一个短暂的“排气”过程。这个过程包括使用搭载的加热器加热望远镜和部分暴露在日光中，使得大部分来自地球的水（此时已结冰）升华。只不过，还是有相当多的水被保留在了望远镜的隔层之间，并且一点点积累在VIS的镜面上。经过几个月的调查、实验室研究和校准，研究团队确定了问题根源并着手设计解决方案。

最显而易见的解决方法是再运行内部的加热器几天，不过，这有让航天器的机械结构变形的风险，进而影响光学准确性。欧洲空间局指挥中心的Andreas Rudolph说：

“大多数的空间任务并不会像欧几里得望远镜这样对‘热光稳定性’有要求。横跨三分之一的天空，对一百亿光年外的数十亿个星系进行观测并绘制宇宙的3D分布图，为了实现这一科学目标，我们必须确保望远镜极其稳定，包括它的温度。因此，打开搭载的加热器需要格外的小心。”

研究团队分别加热望远镜上的两个镜面，由于这两个镜面所在区域不大可能会让产生的水蒸气进入其它仪器，所以这样操作风险不大。在分析最初的结果之后，研究人员发现欧几里得望远镜的可见光成像已经恢复原先精度了。只是这并非长久之计，一个定期除冰的长久方案仍尚未成形。同时，欧洲空间局表示会继续监控望远镜的变化并向公众分享新的发现。

另外，这次的问题可能会带来关于如何维持包含高度灵敏光学仪器的空间任务的研究。尽管这一现象在航天器中很常见，但是关于光学镜面结冰机制和对观测影响的研究少之又少。因此这次的解决方案可能成为以后空间任务的新流程。

责任编辑：郭皓存

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图片来源：Jan Erik Vallestad

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