目标

WMAP的目标是测量宇宙微波背景（CMB）辐射中温度的微小起伏。其各向异性可测量宇宙的几何特性、物质组成及演化，并验证大爆炸模型与宇宙暴胀理论 。对此，该任务绘制了CMB全天图，伴有13秒角的分辨率及多频观测。此图需有极少的系统误差，无相干像素噪声，及精确的校正，以保证角距尺度（angular-scale）之精确度高于此分辨率 。此图包含3,145,728像素，使用HEALPix扫描，使球面像素化 。该太空船也测量CMB的E模式极化 ，及前景极化 。任务共历时27个月，其中到达L 2 点耗费了三个月，观测历时两年 。

发展

此MAP任务于1995年由美国国家航空航天局提出，于1996年选为研究方向，并于1997年核准发展。

WMAP因先前的两项任务精进了CMB观测：(1)苏联RELIKT-1报告指出CMB各向异性的测量上限；(2)美国COBE卫星首次报告大尺度CMB涨落。WMAP较此灵敏45倍，其中在角分辨率上比COBE卫星灵敏33倍。

太空船

此太空船的主反射镜为一对 14m x 16m 镜盘（背对背）的格里望远镜，将讯号聚焦到一对 0.9m x 1.0m 的次级反射镜上。它们的形状可获得最佳效能：碳纤维壳包覆着Korex核心，涂上一层极薄的铝及硅氧化物。次级反射镜将讯号传送至位于主反射镜下方焦平面阵列中的波纹状号角形馈源器。

接收器为极化敏感差异辐射计，测量两束望远镜讯号之间的差异。讯号由美国国家无线电天文台建立的高电子移动性晶体管低噪声放大器放大。有20个馈源器，分别置于10个不同的方向，由辐射计收集讯号；以测量来自天空不同方向的讯号间差异。方位角的方向分割为180度，总角度为141度。 为避免收集到银河系的前景讯号，WMAP将23千兆赫兹到94千兆赫兹的波段分成五段无线电波段。

WMAP的基坐是一个直径5.0米的太阳能电池板阵列，使仪器在宇宙微波背景观测期间都保持在阴影下（借由持续的保持太空船相对于太阳的夹角为22度）。在阵列之后座落着底盘（供给热气的组件）和顶层甲板。望远镜的冷部件为：​​焦平面阵列及其镜片，其与温暖的组件之间以位于甲板上的33公分长的圆柱形绝热壁分开。

被动式热辐射器将WMAP冷却至约90K，它们连接至低噪声放大器。该望远镜消耗419瓦的功率。可用的望远镜加热器为紧急生存加热器，另有一组发射器的加热器，用于关机时热机。WMAP太空船的温度以铂电阻温度计监控。

校正WMAP对CMB偶极及测量木星非常有用，尤其是以光束模式对木星测量。该望远镜的数据每天以2千兆赫兹的转发器发送，转发器以667kbit / s下传至70米深空网络望远镜。太空船有两个转发器，其一为闲置备份；皆以最小限度活动，约每日40分钟，将无线电频率的干扰最小化。望远镜的位置是恒定的，在其三个轴上有三组反应轮、陀螺仪，二组恒星跟踪器及太阳传感器，以八个联氨推进器操纵。

发射，轨迹和轨道

  WMAP的轨迹与轨道

WMAP太空船在2001年4月20日到达肯尼迪航天中心。经两个月测试，2001年6月30日通过借由德尔塔II 7425火箭发射 ，在发射前五分钟，它开启内部电源，并持续运作，直到太阳能电池板阵列部署完毕。WMAP在冷却中启动与监测。7月2日开始运作，首先进行飞行测试（从发射至8月17日），然后开始稳定的正式运作。 之后，它影响了三个地球-月球相回路，测量其旁瓣 ，然后于7月30日略过月球，在2001年10月1日经过太阳-地球的拉格朗日点，从而成为第一个常驻该处的宇宙微波背景观测任务。

  WMAP的轨道及全天扫描计划

太空船位于第二拉格朗日点（离地球150万公里），将已知来自太阳的危害、地面和月球辐射的量降至最低，并保持稳定温度。为了观测除了太阳以外的整个天空，WMAP以近似李沙育轨道运行，由 1.0度到10度 ， 历经6个月 。望远镜以2分9秒旋转一周（0.464转），以一小时的速率进动 。WMAP每半年测量整个天空，并在2002年4月完成了第一次全天观测。

消除前景辐射

WMAP观察测五段频率，允许测量并消去前景污染（源自银河系及银河系外）的宇宙微波背景。其主要发射机制为同步辐射、自由态间发射 （主导较低的频率），和天体物理粉尘扬尘量（主导较高的频率）。这些放射线的光谱性质在此五段频率贡献不同的量，借此辨识并消去。

消除前景污染有几种方式。首先，由WMAP的测量中消去现存的发射图；第二，利用已知组成的发射光谱数据去辨识它们；第三，利用额外的数据组，同时拟合前景发射中的位置及光谱数据。前景污染也可仅由含有最少前景污染，掩蔽其它地图部分的全天图消去。

测量及发现

一年数据发布

2003年2月11日，美国宇航局发布了第一年WMAP数据。最新的计算呈现了宇宙的年龄及宇宙早期的组成。此外，早期宇宙的图像，“包含这样惊人的细节，它可能是近年来最重要的科学成果之一”。最新公布的数据超过超越了以往对宇宙微波背景的测量。

根据宇宙常数-冷暗物质模型，WMAP小组由WMAP第一年成果分析了宇宙学参数。三组参数如下；第一及第二组为WMAP数据；其差别在于加入光谱指数，此为某些暴胀模型的预测。第三组数据结合WMAP对模型的规范与其他来自宇宙微波背景实验（ACBAR和CBI），及依据2度视场星系红移巡天和莱曼α森林测量所得的规范。注意各参数之间会有退化，最显著的就是在 n s {\displaystyle n_{s}} 与 τ τ --> {\displaystyle \tau } 之间，给定的误差范围在68%信心区间。

使用最佳拟合数据及理论模型，WMAP小组确定了重要的宇宙事件之时间，包括再电离的红移 17 ± 4 ； 脱耦的红移 1,089 ± 1 （脱耦时的宇宙年龄 379 +8 −7 kyr ）；及物质/辐射相等时的红移 3,233 +194 −210 。他们确定的了最后散射面的厚度为 118 +3 −2 kyr ，以红移表示为 195 ± 2 。他们确定了重子流密度 2.5 ± 0.1 × 10 cm ，及重子与光子的比例 6.1 +0.3 −0.2 × 10 。WMAP对早期再电离的探测排除了温暗物质的存在 。

该小组还验证WMAP频率中银河系的辐射，制作了208-点的来源目录。此外，他们在 2.5σ中的最强来源－－后发座星系团－－观测到苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应。

三年数据发布

  WMAP三年数据的宇宙微波背景影像(2006).

2006年3月17日，WMAP公布了三年的观测数据。这些数据包括温度和宇宙微波背景的测量，对标准的平坦模型－－宇宙常数－冷暗物质模型－－提供了进一步的确认，并有新证据支持暴胀理论。

仅分析WMAP三年的数据会发现宇宙必须要有暗物质。计算结果有两组，一为只使用WMAP数据，一为综合使用其他观测所得的参数规范，包括其他宇宙微波背景实验（ACBAR，CBI 和 BOOMERANG），（SDSS、2度视场星系红移巡天、 超新星遗痕统计（Supernova Legacy Survey）及哈勃太空望远镜对哈勃常数的规范。

[a] ^ 再电离的光深度因测量偏振而改善。 [b] ^ SDSS的数据。无迹象表明为非高斯分布。

五年数据发布

  宇宙微波背景的WMAP五年影像 (2008).

2008年2月28日，WMAP发布五年数据。这些数据包括宇宙中微子背景的的新证据，表明它连结了半亿年前第一代使宇宙再电离的恒星，并给出对宇宙暴胀的新规范。

五年数据：由WMAP所得之总强度及偏振光谱近代的宇宙（上）及大爆炸后380.000年复合时期，光子脱耦时（下）的物质/能量含量 

此外使成果精进的是来自额外的2年测量（数据集在2001年8月10日午夜12时至2006年8月9日午夜间运算），及使用改进数据处理技术与更好的定性仪器，最显著的即为光束形状。他们还运用33千兆赫兹的观测估算宇宙参数，而昔日仅有41千兆赫兹与61千兆赫兹两频道可使用。最后，改进了用来去除前景的遮罩。

改进光谱的是第三声学峰值与偏振光谱。

该测量在宇宙微波背景放射时加入宇宙成分的规范；当时宇宙中有10％的中微子，12％的原子，15％的光子与63％的暗物质。 暗能量的贡献在当时可忽略不计。此外，还规范了宇宙近代的成分；4.6％的原子，23％的暗物质和72％的暗能量。

WMAP五年数据结合了对的Ia型超新星（SNe）和重子声学振荡（BAO）的测量。

WMAP椭圆形星空图的结果是一个莫尔威投影。

数据在张量对标量比中下了限制，r <0.22（95％准确），此确定了引力波对宇宙微波背景之偏振的影响程度，又规范始基分布为非高斯的含量。还改进了对再电离红移的规范，即为 10.9 ± 1.4 ，脱耦时的红移 1,090.88 ± 0.72 （亦为宇宙在脱耦时的年龄 376.971 +3.162 −3.167 kyr ），和物质/辐射相等时的红移 3,253 +89 −87 。

河外来源目录拓展到包括390个来源，及对火星和土星观测时所发现的变化

七年数据发布

  宇宙微波背景的WMAP七年影像 (2010).

2010年1月26日，WMAP发布七年数据。在该新闻稿当中，要求调查与标准模型不一致之处。 多处显示并无统计学特征，可能是源于后天的选择（有人会发现奇怪的偏差，但未考虑到此搜寻的困难； 1:1000的概度偏差在测试一千次之后通常是会发现的）。虽然存在偏差，但宇宙学上并无其他的方法（例如，这似乎与黄极存在着相关性）。这些似乎极可能源自于其他影响，报告中曾提及精确光束的不确定性及其他存在于仪器中的微小误差。 其他重要的确认为物质/能量在宇宙中以暗能量形式表示的含量 - 连同暗物质，在非“粒子”背景下，占有 72.8％（小于1.6％） - 有22.7％（小于1.4％）的非重子（次原子）“粒子”的能量。这使物质，或重子粒子（原子）仅占有4.56％（小于0.16％）。

九年数据发布

  宇宙微波背景的WMAP九年影像 (2012).

2012年12月20日，WMAP释出九年数据及相关影像。上亿年的温度涨落及±200微绝对温度的温度范围内都显示在图像中。此外，研究发现“95％”的早期宇宙是由暗物质和能量组成 ，空间的曲率小于0.4％，为“平坦”的，且宇宙在大爆炸后“约4亿年”脱离宇宙的黑暗时代。

威尔金森微波各向异性探测器的发现

威尔金森微波各向异性探测器在宇宙学参数的测量上提供许多比早先的仪器更高准确性的值。根据WMAP九年数据 与标准模型，显示：

宇宙的年龄是137.4亿± 1.1亿岁。

宇宙的组成为：

哈勃常数为70±2.2（公里/秒）/百万秒差距

数据显示宇宙是平坦的。

宇宙微波背景辐射偏极化的结果，提供宇宙暴胀理论倾向简单化的观测论点。

主要成果

  "> 播放媒体查尔斯查尔斯·贝内特博士和莱曼博士对于WMAP的访谈。

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