羅西X射線計時探測器

羅西X射線計時探測器（Rossi X-ray Timing Explorer，縮寫為RXTE）是NASA探索者系列衛星中，具有高時間解析度、高靈敏度的大型硬X射線天文衛星，於1995年12月30日發射升空。RXTE以天文學家布魯諾·羅希（Bruno Rossi）的名字來命名，它憑藉著靈敏的儀器，一直在探測宇宙中時間從毫秒到年之間變化的 X射線源，可以對一些已知的射線源進行研究，同時探測 X 射線的暫現現象、X 射線暴以及 X 射線發射的周期性波動等。

基本介紹

• 中文名：羅西X射線計時探測器
• 外文名：Rossi X-ray Timing Explorer，RXTE
• 發射時間：1995年12月30日
• 發射地點：美國
• 軌道高度：600km
• 軌道傾角：23°
• 軌道周期：90min
• 重量：3000kg
• 運載火箭：德爾塔Ⅱ

儀器簡介

羅西X射線計時探測器（以下簡稱為RXTE）是以天文學家布魯諾·羅希（Bruno Rossi）的名字來命名的，並憑藉著它靈敏的儀器，一直在探測宇宙中時間從毫秒到年之間變化的X射線源。這些X射線源隨時間的變化，可以為我們提供有關白矮星、X射線雙星、中子星、脈衝星和黑洞等的結構以及相關物理過程的信息。

RXTE探測器重3000千克，是1995年12月30日使用德爾塔Ⅱ發射入近地軌道的衛星（軌道高度600km，傾角23°），屬於低軌道衛星, 約 90 min 繞地球一圈。它與地面中轉站通過NASA的TDRSS衛星建立數據連線，將數據傳回戈達德飛行中心。

RXTE具有每分鐘6°的轉向機動能力，因此它可以快速地轉向指定的目標方向。其較好的機動能力使得RXTE上搭載的儀器能對一些暫現現象和新的現象做出及時的反應。由於太陽的X射線輻射強度很大，RXTE不能指向太陽方向周圍30°以內的區域。

RXTE上的設備對2-200keV這樣一個較大範圍的X射線都很靈敏，因此它可以用來對一些已知的射線源進行研究，同時探測X射線的暫現現象、X射線暴以及X射線發射的周期性波動等。

搭載儀器

RXTE衛星是NASA探索者系列衛星中的高時間分辨的大型硬X射線衛星，裝載有3個探測器，其中一個是全天監視器ASM（All-Sky Monitor），另外兩個分別是PCA（Proportional Counter Array）和HEXTE（High Energy X-Ray Timing Experiment）。分別簡介如下：

正比計數器陣PCA（Proportional Counter Array）：由5 個氙氣正比計數器組成的。接收輻射時，X 射線會與氙氣中的電子相互作用，氙氣中的電子對 2-60keV波段的 X 射線很靈敏。PCA 有一個巨大的約 6250 平方厘米的收集區。同時，PCA 的指向區又與高能 X射線時變試驗裝置有部分重疊，又額外增加了 1600 平方厘米的收集區。

高能 X 射線時變試驗裝置 HEXTE（High Energy X-ray Timing Experiment）：HEXTE使得 RXTE 對 X 射線的靈敏度拓展到 200keV，因此 HEXTE 和 PCA一起，組成了具有高解析度和高靈敏度的 X 射線探測器。

全天監視器 ASM（All Sky Monitor）：在 2-10 keV的範圍每 1.5 個小時對天空中的大部分區域進行一次掃描，以監視一些亮的 X 射線源的長期變化，使得觀測者能發現一些新的快變現象。ASM由3個位置相對固定的掃描陰影照像機SSC（Scanning Shadow Camera）組成，每個SSC由一維位置靈敏正比計數器PSPC和一維編碼板組成。SSC的靈敏能區是1.5-12keV。ASM的事例數據是由一系列90秒“停頓時間”（dwell）的觀測數據組成的，在每一個停頓時間內，3個SSC的指向都固定不變。ASM不但能夠監測已知X射線源的流強變化，它還能對X射線暫現源和其他時變現象作出報告，以供PCA及HEXTE等探測器作後續觀測，因而具有發現新的X射線暫現源和γ射線暴的能力。

負載情況

RXTE 的負載情況為：

1.PCA能段範圍 2-60 keV，接收面積為6500m²，時間解析度為1microsec。

2.HEXTE能段範圍15-250keV，接收面積2×800cm²。

3.ASM能段範圍2-10 keV，30mCrab的靈敏度。

工作流程

來自 PCA的數據首先會由試驗數據系統（Experiment Data System，EDS）來處理。EDS每秒鐘可進行 50 萬次運算，並且記錄每個 X 射線到達的時間，可以精確到 1 微秒。記錄的數據可以被 EDS 同時存為多種不同的模式，這樣有利於對不同 X 射線源數據的採集與分析。通過 HEXTE 接收的數據也是同樣的處理過程。PCA和 HEXTE 的數據會被 EDS 以不同的模式同時存入不同的檔案中。通過這些檔案，研究者可以得出光變曲線和能譜，而進一步獲得相應的物理量。

研究者通過光變曲線來分析 X 射線源的短期和長期變化，進一步的分析可以找到周期性的存在或者更多複雜變化的組成。這些分析可以使我們知道目標天體的尺度或者其運動軌道以及天體周圍其它物質的情況。對能譜的分析可以使我們對理論模型進行調整，更加完善理論模型。例如，成功的分析可以使我們確定天體或是 X 射線源的輻射量，光譜中的發射線或是吸收線可以進一步的測量天體及其周圍物質的組成等。

研究對象

RXTE的主要研究對象是：

·天體在X射線波段出現的周期性、瞬時性、暴發性現象；

·X射線雙星的質量、軌道特徵以及雙星之間的物質交流；

·中子星的磁場以及它的內部結構；

·物質在掉入黑洞前的運動狀況；

·黑洞附近的廣義相對論效應；

·超大質量黑洞在活動星系中所起的作用；

·各種天體發射X射線的原因。