威爾金森微波各向異性探測(cè)器用于微波各向異性探測(cè)的設(shè)備01工作原理科學(xué)目的簡(jiǎn)介相關(guān)測(cè)量目錄030204基本信息2003年7月23日，美國(guó)匹茲堡大學(xué)斯克蘭頓（Scranton）博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)多國(guó)科學(xué)家小組宣布，他們借助美國(guó)“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”（WilkinsonMicrowaveAnisotropyProbe，簡(jiǎn)稱(chēng)WMAP的觀測(cè)數(shù)據(jù)（觀測(cè)宇宙微波背景輻射的微小變化），發(fā)現(xiàn)了暗能量存在的直接證據(jù)。工作原理應(yīng)用工作原理工作原理工作原理宇宙大爆炸的余輝重840kg的WMAP于2001年6月30日升空，經(jīng)過(guò)三階段繞地-月系統(tǒng)的飛行后，被彈射到日-地系統(tǒng)的第二拉格朗日點(diǎn)L2，該點(diǎn)在月球軌道之外，距地球約150萬(wàn)千米，其周?chē)鷧^(qū)域是引力的鞍點(diǎn)，在這里衛(wèi)星可以近似保持距地球的距離，需要很少的維護(hù)工作，WMAP的維護(hù)工作約一年四次。在與地－月系統(tǒng)繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，WMAP在L2軌道上還做著0.464轉(zhuǎn)/分鐘的自轉(zhuǎn)和1轉(zhuǎn)/小時(shí)的進(jìn)動(dòng)。為了降低系統(tǒng)誤差，WMAP精確測(cè)量的是天空上分隔180度至0.25度的任意兩個(gè)方向的溫度差。為了獲得全天的信息，WMAP采用了復(fù)雜的全天掃描方式，做一次完整地全天掃描要六個(gè)月的時(shí)間。第一次公布的數(shù)據(jù)（2003年）包含了兩組全天掃描的結(jié)果。應(yīng)用WMAP測(cè)到的全天的各向異性數(shù)據(jù)，要傳送回地球，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理后，就像地圖（map）一樣，我們可以用這些數(shù)據(jù)繪制一幅關(guān)于全天輻射各向異性的圖（map），圖（map）上任一點(diǎn)記載著對(duì)應(yīng)的天空方向的溫度漲落。該圖（map）用Molleweide投影的方法繪出，該方法把全天的各項(xiàng)異性信息映射到一個(gè)2:1的橢圓上，保持水平線是直線，子午線除中間一條外都是橢圓弧，并保持相鄰的平行線和子午線所包絡(luò)的面積不變。WMAP共給出五個(gè)波段的全天圖：W-band（～94GHz），V-band（～61GHz），Q-band（～41GHz），Ka-band（～33GHz）和K-band（～23GHz）。其選取的目的是為降低前景輻射（如銀河系的輻射）對(duì)CMB的污染，在這些頻率上CMB各向異性與前景輻射污染的比率最大。其中，K-band和Ka-band不用做CMB的分析，因?yàn)樗鼈冇兄畲蟮那熬拔廴竞退鼈兯^測(cè)的在l-空間的區(qū)域是受限于其他頻段測(cè)量所帶來(lái)的不確定性（cosmicvariance）。為了得到CMB各向異性的信息，對(duì)彌漫的星系輻射和星系外的點(diǎn)光源的理解是很重要的，以便去除這些污染信息。通過(guò)采取Kp0、Kp2等屏蔽（mask），線形組合多頻段的WMAP數(shù)據(jù)，去除電源和SZ效應(yīng)等手段，才最終得到了CMB的各向異性信息。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介威爾金森微波各向異性探測(cè)器威爾金森微波各向異性探測(cè)器（WilkinsonMicrowaveAnisotropyProbe，簡(jiǎn)稱(chēng)WMAP）是NASA的人造衛(wèi)星，目的是探測(cè)宇宙中大爆炸後殘留的輻射熱，2001年6月30日，WMAP搭載德?tīng)査蘒I型火箭在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心發(fā)射升空。WMAP的目標(biāo)是找出宇宙微波背景輻射的溫度之間的微小差異，以幫助測(cè)試有關(guān)宇宙產(chǎn)生的各種理論。它是COBE的繼承者，是中級(jí)探索者衛(wèi)星系列之一。WMAP以宇宙背景輻射的先軀研究者大衛(wèi)·威爾金森命名。WMAP在圍繞日-地系統(tǒng)的L2點(diǎn)運(yùn)行，離地球150萬(wàn)公里?？茖W(xué)目的科學(xué)目的威爾金森微波各向異性探測(cè)器根據(jù)大爆炸宇宙模型（TheBigBang）,在宇宙年齡約30萬(wàn)年的時(shí)候，宇宙中的物質(zhì)由電離狀態(tài)轉(zhuǎn)化成中性原子的狀態(tài)，宇宙中的光子組分與實(shí)物退耦而變成微波背景輻射（CMB）。對(duì)于給定的宇宙模型，物理學(xué)家們可以精確的計(jì)算出CMB各向異性的功率譜，它是與宇宙模型的基本參數(shù)有關(guān)的，因而通過(guò)精確的測(cè)量寬角度范圍的CMB功率譜，可以確定出各種宇宙模型的基本參數(shù)，判斷哪些宇宙的模型更好的描述著我們的宇宙，而通過(guò)這些基本參數(shù)，我們可以知道許多宇宙學(xué)中的基本問(wèn)題，比如空間的幾何、宇宙中的物質(zhì)組分、大尺度結(jié)構(gòu)的形成和宇宙的電離歷史等。CMB首先是由Penzias和Wilson(1965)發(fā)現(xiàn)的。1992年，NASA的COBE衛(wèi)星觀測(cè)表明CMB是我們可以在自然界測(cè)到的最完美的黑體輻射譜，并且第一次給出了CMB各項(xiàng)異性的證據(jù)。但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，COBE的角分辨率只為7度，WMAP的角分辨率為13分，因而WMAP將能精確的回答上述許多基本問(wèn)題。作為“大爆炸”的“余燼”，宇宙微波背景輻射大約在“大爆炸”后38萬(wàn)年產(chǎn)生，其中的光子在宇宙中穿行時(shí)會(huì)經(jīng)歷一系列物理過(guò)程，特別是在經(jīng)過(guò)質(zhì)量較大的星系時(shí)，這些光子將遭遇“引力陷阱”。探測(cè)結(jié)果顯示，宇宙年齡約為137億年，宇宙由22.7%的暗物質(zhì)，72.8%的暗能量，4.5%的普通物質(zhì)組成。宇宙中所占比例最多的東西反而是人類(lèi)最遲也是最難了解的，至今僅知道它們存在著，但還不清楚它們的性質(zhì)。相關(guān)測(cè)量相關(guān)測(cè)量威爾金森微波各向異性探測(cè)器的發(fā)現(xiàn)WMAP的空間軌道(a)和L2附近的引力勢(shì)(b)威爾金森微波各向異性探測(cè)器在宇宙學(xué)參量的測(cè)量上提供許多比早先的儀器更高準(zhǔn)確性的值。根據(jù)當(dāng)前的宇宙模型，顯示：宇宙的年齡是137億±2億歲。宇宙質(zhì)能組成為：4.5%一般的重子物質(zhì)，即可見(jiàn)物質(zhì)。22.7%為種類(lèi)未知的暗物質(zhì)，不輻射也不吸收光線。72.8%為神秘的暗能