互动科普

微波各向异性探测器将使宇宙学家对早期宇宙的人士获得突飞猛进的发展。

 美国国家航空航天局计划在2001年夏用德尔塔2型火箭将一个重830公斤、高4米的航天器送入太空，在其后的3个月内，这艘名为“微波各项异性探测器”（MAP）的太空飞船将进入其绕太阳运行轨道的150万公里以外。接着该探测器就将开始执行其为期两年的考察任务——极为详尽地探测整个宇宙微波背景辐射（CMB辐射）。由于这一辐射是在将近150亿年以前发射出来的，并且自那以后他始终没有和任何东西发生过显著的相互作用。因此，获得宇宙微波背景辐射的清晰认识就是等于勾画出一幅早期宇宙的蓝图。仔细研究这幅蓝图，科学家就能够了解宇宙的组成，几何特性以及历史。

 顾名思义，宇宙微波背景辐射探测器就是专门用来测量该辐射的各向异性分布情况的（也就是测量来自天空不同区域的辐射温度的微小差异）。宇宙微波背景辐射的平均温度为2.73开式度，而MAP能够记录下与这一平均温度仅仅相差五万分之一的偏移。并且该探测器还能够探测到天空立体角小鱼0.23度的热斑和冷斑，这样将获得总计约为1百万个热斑与冷斑探测结果。因此，MAP对宇宙背景辐射的观测，将比20世纪90年代初期的“宇宙背景辐射探测者“卫星所绘制的全天辐射图要详细很多。

 之所以能够取得这样大的改进，原因之一是MAP将使用两台背靠背地放置的微波望远镜来聚焦入射辐射。来自这两台望远镜的信号将输入10个差分组件，这些组件将分析微波背景辐射频谱中的5个频带。但每个组件不是测量辐射的绝对温度，而是记录来自两个望远镜的信号之间的温度差。MAP探测器在空间中将以每两分钟一周的速度自传，且每小时进动一次，因此求差组件能够将能够把天空中的每一点温度与另外一千个点的温度进行比较，得出一组联锁的数据。此方法相当于绘制一座高原的地形图时测量高原上各个锋的相对高度而不是其海拔高度。

 使用此方法可以抵消因探测器温度的微小变化而产生的误差。数据的全面校准将借助于对宇宙微波背景辐射的偶极矩（即地球在宇宙中的运动所引起的辐射温度变化）的连续测量。MAP设计的指导方针是要尽量消除一切杂散信号，因为这些信号可能是干扰它对微波背景辐射的测量。如果一切按照计划进行，MAP将绘制出一幅空前精确的全天宇宙图。