红外天文小卫星（NICE） Near-Infrared Chinese Experiment 胡景耀、邓劲松、裘予雷 2009年10月30日 （国家天文台战略方向项目答辩）
可能的项目合作单位 上海技术物理研究所 上海微小卫星工程中心 华北光电所 。。。。。。
项目简介 开发一颗红外天文小卫星 开展全天区的成像巡天 做为我国空间红外天文的起步 基于国内现有或可发展的探测器和空 间技术、服务于基础科学与应用
红外天文观测的重要性 宇宙的起源和演化 宇宙中生命的起源 早期宇宙的可见光 观测者红外波段 宇宙学红移 早期宇宙的可见光 观测者红外波段 宇宙中生命的起源 恒星形成区、原恒星及原行星盘、地外行星、 星际尘粒和有机分子的重要辐射波段 宇宙学红移 乙炔 氰化氢 DNA/蛋白质
天基红外观测的必要性 地球大气窗口的限制 大气的红外辐射强背景 J (～1.2mm)、H (～1.6mm)、K (～2.2mm) 、 L’ (～3.8mm) 、M (～4.8mm) 等 大气的红外辐射强背景 从2.5到3mm增加2-3个数量级！ 地基观测 < 2.5mm
红外巡天/空间红外天文的进展 地基的近红外巡天 (J、H、K) 空间的中远红外巡天 (>5mm) 空间红外天文台（定点观测） 2MASS、DENIS 、UKIDSS (2005-)、VISTA (2009-) 空间的中远红外巡天 (>5mm) IRAS、AKARI、Spitzer、SPICA (2017-)等 空间红外天文台（定点观测） ISO、Spitzer、Herschel、JWST等 空间的暗能量巡天 EUCLID、SNAP：<1.7mm WISE巡天项目 (2010-) 近中红外 (2.8-28mm) 寿命≥7月、~8×8.8秒曝光
NICE波段选择与需求 小空间望远镜项目 全天巡天 天基观测相对于地基的优势 >2.5mm 科学产出 多波段星表：2.7－4.0mm、4.1－4.5mm 独特的科学目标 3.3mm窄波段 探测在近红外波段比 WISE 更深 0.03mJy（600s 5s）寿命～3年 工作模式：凝视-摆动-凝视
科学目标：3.3mm PAH巡天 PAH：多环芳香烃分子 3.3mm谱带探测中性或小尺寸PAH 尚无深度的PAH全天巡天 广泛存在（星际空间、星周盘、星系、彗星等） 控制星际介质的化学和物理演化 10-20%的宇宙碳元素；生命分子形成中的重要性 3.3mm谱带探测中性或小尺寸PAH C-H拉伸(3.3)、C-H弯曲(8.6,11.3)、C-C拉伸(6.2,7.7) 尚无深度的PAH全天巡天 ISO、Spitzer等（定点观测） 欠缺对3.3mm特征的观测
其它科学目标 河内原星团的形成演化、银河系结构 几十pc内的褐矮星搜索 z=1星系Pa巡天、z=4类星体Ha巡天 3.3mm的甲烷特征吸收带 z=1星系Pa巡天、z=4类星体Ha巡天 红外星系（>109 L⊙）、亮类星体（MV < -26） 近地小行星、太阳系彗星和黄道光等 红外变源和机遇目标 SVOM卫星的伽玛暴的余辉观测
特殊应用需求 反导遥感卫星的几何和辐射定标 2.5－3.1mm、4.2－4.6mm 大气的H2O/CO2、CO2吸收窗口 尾焰的特征发射带 美军方的中段空间实验卫星 MSX的4.2-4.4mm数据难以 检索到
技术方案思路：红外探测器 国产红外面阵探测器（电子11所、技物所） 的性能已与法国的Sofradir相当 现状：针对对地遥感的快读出类型 读出噪声（>300e-）和暗电流噪声大 天文应用要求低噪声的慢读出类型 目标：读出噪声 < 200e-、暗电流 < 30e-/s/pix 合作单位已在开发 针对天文应用做性能测量和优化设计、 低噪声的读出电路和多次非破坏性读出
技术方案思路：光学系统 小型轻量化：总载荷 < 120kg 口径 ~ 30cm、视场 ~ 1.2 x 1.2 平方度、 三通道同时成像、分辨率 ～ 3角秒 光学设计参考方案
技术方案思路：轨道与巡天策略 6am太阳同步轨道：700-900 km、98度 凝视 －> 转动 －>凝视 凝视时间 5-10分钟、转动角度 30-60度 完成全天巡天 < 3年
技术方案思路：载荷制冷 望远镜主体被动制冷 < 140K 冷光阑隔断望远镜主体 对探测器的热辐射 探测器机械制冷 < 80K 多次隔热板遮挡太阳、地球 镜筒表面做有利于辐射的处理 冷光阑隔断望远镜主体 对探测器的热辐射 探测器机械制冷 < 80K 合作单位现有和研制中的斯特林或脉管制冷机
技术方案思路：姿态和指向控制 凝视观测和3角秒的分辨率要求 高指向稳定性 5分钟 < 1角秒 研究利用主光学望远镜结合星敏感器实现 高指向稳定性的方案
项目进展与展望 已与技物所和小卫星获联合基金（3年35万） 已联合申请院空间预研项目支持（1年30万） 前期争取搭载试验的可能（如天宫等） 减小口径（10-20cm）、改变巡天方式、 采用摆镜实现指向稳定。。。 争取3-5年完成方案研究和关健技术攻关