紫外发射线小型卫星项目（CAFE）科学载荷的优化设计和氢Lyα 成像仪原理样机的研制

In order to make a complete census of warm-hot intergalactic medium (WHIM) where is the missing baryons, understanding one of the fundamental astrophysical topics, that is, how accretion and feedback affect the galaxy evolution, we have proposed a small space UV mission (CAFE, stands for Census of WHIM, Accretion, and Feedback Explorer) for the mapping of UV line emission of highly ionized oxygen (OVI) and neutral hydrogen (HI Ly α) from the Intergalactic Medium(IGM) and nearby galaxies. There is unique and groundbreaking science to be done in this field. It is a great opportunity at present to develop techniques for such a small mission. Based on two-years investigations for CAFE, we now propose to complete the optics design for two imagers, and make assessment internationally. In addition, we will make a prototype for HI Lyα imager with MCP and possible testing offered by German collaborators .

为了普查缺失的重子，理解星系吸积和反馈对星系演化的影响，需要对近邻宇宙中星系际介质和邻近星系的紫外OVI和HI Lyα发射线成像，所覆盖的波长为1020－1080Å 和 1240-1300 Å。这个紫外窗口在科学上非常独特和重要。纵观空间天体物理现状和未来发展，现在也是这个空间窗口最好的研究时机。基于申请人组织的科学和技术团队所提出的小型紫外空间项目（CAFE），申请人在这个天文联合重点基金项目申请中将完备这个小卫星窄带成像仪（OVI 和HI Lyα）的光学设计和优化，并进行国际评估；此外完成HI Lyα窄带成像仪原理样机的研制(其中MCP探测器将由国际合作伙伴德国提供），并完成样机实验室检验。

莱曼紫外窗口（91.2-121.6nm）是天体物理领域探索的最少的窗口，这个窗口富含独特的谱线特征，包括中性氢的莱曼谱系，和电离氧（OVI）的共振双线103.2和103.8nm。这个紫外窗口在科学上非常独特和重要，这个窗口弥漫气体的特征温度为1e4-1e6 K, 对理解星系周介质、银河系中高速云以及超泡等直观重要。纵观空间天体物理现状和未来发展，现在也是这个空间窗口最好的研究时机。我们提出的莱曼紫外发射线探索卫星CAFE项目就是侧重在天体物理前沿科学星系周介质领域。为了普查缺失的重子，理解星系吸积和反馈对星系演化的影响，需要对近邻宇宙中星系际介质和邻近星系的紫外OVI和HI Lyα发射线成像，所覆盖的波长为1020－1080Å 和 1240-1300 Å。基于申请人组织的科学和技术团队所提出的CAFE项目，根据科学需求，深入优化这个小卫星窄带成像仪（OVI 和HI Lyα）的光学设计和优化；促进紫外镀膜、光栅等关键技术的自主发展，以及新一代MCP探测器的国际合作。CAFE项目采用了复用紧凑光学设计，在此基础上，我们完成了窄带成像仪部分原理样机的研制。本项目为CAFE项目的关键技术研究奠定了基础，项目组进一步获得中科院修购项目（2021-2022），正在搭建莱曼紫外测试平台，这使得我们能在2022年进行实验室原理样机的测试。