用于直接光谱生物特征表征的探测器与冷却技术

直接光谱生物特征表征（以下简称“生物特征表征”）将是未来配备日冕仪或星罩的空间观测站的主要关注点。本文旨在介绍用于生物特征表征的潜在探测器和冷却技术。我们首先回顾相关需求，包括在可见光和近红外波段低至 $<0.001~\textrm{photons}~s^{-1}~\textrm{pixel}^{-1}$ 通量水平下的近乎无噪声光子探测。随后，我们讨论了利用非低温探测器（EMCCD、HgCdTe 阵列、HgCdTe APD 阵列）和低温单光子探测器（MKID 阵列和 TES 微热量计阵列）来满足这些需求的潜在测试和/或开发领域。非低温探测器与日冕仪任务强烈倾向的被动冷却兼容，但会引入不可忽略的噪声。低温探测器需要主动冷却，但作为回报可提供近乎量子极限的性能。基于过去 NASA 任务的飞行动力学，我们讨论了大型紫外 - 光学 - 红外空间望远镜（LUVOIR）的合理振动预期，以及可能在不成为最大要素的情况下适应振动预算的初步冷却概念。我们认为，满足 LUVOIR 严格振动需求的冷却器也很可能满足基于星罩的宜居系外行星成像任务的需求。