Введение
Спутник NASA программы Explorer, зонд Уилкинсона по микроволновой анизотропии (WMAP), первоначально известный как зонд микроволновой анизотропии (MAP и Explorer 80), был космическим аппаратом NASA, работавшим с 2001 по 2010 год. Он измерял разницу температур по всему небу в космическом микроволновом фоне (CMB) – остаточном тепловом излучении после Большого взрыва. Миссия, возглавляемая профессором Чарльзом Л. Беннетом из Университета Джона Хопкинса, была разработана в рамках совместного партнерства между Центром космических полетов Годдарда НАСА и Принстонским университетом. Текущая скорость расширения Вселенной составляет (см. постоянную Хаббла) 69,32. В настоящее время состав Вселенной включает 4,628% обычной барионной материи, 24,02% холодной темной материи (CDM), которая не излучает и не поглощает свет, и 71,35% темной энергии в виде космологической константы, ускоряющей расширение Вселенной. Менее 1% текущего состава Вселенной приходится на нейтрино, однако измерения WMAP впервые в 2008 году показали, что данные указывают на существование космического нейтринного фона с эффективным числом видов нейтрино, равным 3,26. Эти данные свидетельствуют о евклидовой плоской геометрии с кривизной 0,0027. Измерения WMAP также поддерживают теорию космической инфляции различными способами, включая измерение плоскостности. Миссия была удостоена множества наград: по мнению журнала Science, WMAP стал прорывом года в 2003 году. Результаты этой миссии заняли первое и второе места в списке "Самые цитируемые статьи в науке с 2003 года". Из всех наиболее цитируемых статей по физике и астрономии в базе данных INSPIRE HEP только три были опубликованы после 2000 года, и все три – это публикации WMAP. Чарльз Беннетт, Лайман А. Пейдж-младший и Дэвид Н. Спергель (оба из Принстонского университета) разделили премию Шоу 2010 года в области астрономии за свою работу над WMAP. Беннетт и научная группа WMAP были удостоены премии Грубера по космологии в 2012 году. Премия "Прорыв в фундаментальной физике" 2018 года была присуждена Беннетту, Гэри Хиншоу, Норману Яросику, Пейджу, Спергелю и научной группе WMAP. В октябре 2010 года космический аппарат WMAP был выведен на гелиоцентрическую орбиту захоронения после девяти лет эксплуатации. Все данные WMAP находятся в открытом доступе и подвергаются тщательному анализу. Последним официальным выпуском данных стал девятилетний выпуск в 2012 году. Некоторые аспекты данных статистически необычны для Стандартной космологической модели. Например, величина квадрупольного момента, соответствующая наибольшему угловому масштабу, несколько меньше, чем предсказывает модель, однако это расхождение не является статистически значимым. Большое холодное пятно и другие особенности данных имеют большую статистическую значимость, и исследования в этой области продолжаются.
The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), originally known as the Microwave Anisotropy Probe (MAP and Explorer 80), was a NASA spacecraft operating from 2001 to 2010 which measured temperature differences across the sky in the cosmic microwave background (CMB) – the radiant heat remaining from the Big Bang. Headed by Professor Charles L. Bennett of Johns Hopkins University, the mission was developed in a joint partnership between the NASA Goddard Space Flight Center and Princeton University. The current expansion rate of the universe is (see Hubble constant) 69.32. The content of the universe currently consists of 4.628 ordinary baryonic matter; 24.02 cold dark matter (CDM) that neither emits nor absorbs light; and 71.35 of dark energy in the form of a cosmological constant that accelerates the expansion of the universe. Less than 1% of the current content of the universe is in neutrinos, but WMAP's measurements have found, for the first time in 2008, that the data prefer the existence of a cosmic neutrino background with an effective number of neutrino species of 3.26. The contents point to a Euclidean flat geometry, with curvature of 0.0027. The WMAP measurements also support the cosmic inflation paradigm in several ways, including the flatness measurement. The mission has won various awards: according to Science magazine, the WMAP was the Breakthrough of the Year for 2003. This mission's results papers were first and second in the "Super Hot Papers in Science Since 2003" list. Of the all time most referenced papers in physics and astronomy in the INSPIRE HEP database, only three have been published since 2000, and all three are WMAP publications. Bennett, Lyman A. Page Jr., and David N. Spergel, the latter both of Princeton University, shared the 2010 Shaw Prize in astronomy for their work on WMAP. Bennett and the WMAP science team were awarded the 2012 Gruber Prize in cosmology. The 2018 Breakthrough Prize in Fundamental Physics was awarded to Bennett, Gary Hinshaw, Norman Jarosik, Page, Spergel, and the WMAP science team. In October 2010, the WMAP spacecraft was derelict in a heliocentric graveyard orbit after completing nine years of operations. All WMAP data are released to the public and have been subject to careful scrutiny. The final official data release was the nine year release in 2012. Some aspects of the data are statistically unusual for the Standard Model of Cosmology. For example, the largest angular scale measurement, the quadrupole moment, is somewhat smaller than the Model would predict, but this discrepancy is not highly significant. A large cold spot and other features of the data are more statistically significant, and research continues into these.
Цели
Целью WMAP было измерение разницы температур в космическом микроволновом фоновом излучении (CMB). Анизотропии затем использовались для измерения геометрии, состава и эволюции Вселенной, а также для проверки модели Большого взрыва и теории космической инфляции. Карта содержит 3 145 728 пикселей и использует схему HEALPix для пикселизации сферы. Телескоп также измерил E-моду поляризации CMB. Миссии WMAP предшествовали две другие миссии по наблюдению за CMB: (i) советский «Реликт-1», который представил оценки верхнего предела анизотропий CMB, и (ii) американский спутник COBE, который впервые сообщил об обнаружении крупномасштабных флуктуаций CMB. WMAP был в 45 раз чувствительнее и обладал в 33 раза более высоким угловым разрешением, чем его предшественник COBE. Последующая европейская миссия Planck (действовала в 2009–2013 годах) имела более высокое разрешение и чувствительность, чем WMAP, и осуществляла наблюдения в 9 частотных диапазонах вместо 5 у WMAP, что позволило улучшить модели астрофизических помех.
The WMAP was preceded by two missions to observe the CMB; (i) the Soviet RELIKT 1 that reported the upper limit measurements of CMB anisotropies, and (ii) the U. S. COBE satellite that first reported large scale CMB fluctuations. The WMAP was 45 times more sensitive, with 33 times the angular resolution of its COBE satellite predecessor. The successor European Planck mission (operational 2009–2013) had a higher resolution and higher sensitivity than WMAP and observed in 9 frequency bands rather than WMAP's 5, allowing improved astrophysical foreground models.
Космический корабль
Основными отражающими зеркалами телескопа являются пара грегорианских зеркал (направленных в противоположные стороны), которые фокусируют сигнал на паре вторичных отражающих зеркал. Они имеют форму, оптимизированную для работы: оболочка из углеродного волокна на основе Korex, с тонким покрытием из алюминия и оксида кремния. Вторичные отражатели передают сигналы в волноводные устройства (кормовые рога) с гофрированной структурой, расположенные на фокальной плоскости под основными отражателями.