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解读中国硬X射线千里镜卫星:观测才能有多强?
解读中国硬X射线望远镜卫星:观测能力有多强?

解读中国硬X射线调制望远镜卫星:观测能力有多强?

图为硬X射线调制望远镜卫星结构示用意

茫茫天宇间,在轨运行的航天器“中国方阵”中,除了天舟一号货运飞船、天宫二号空间试验室等之外,还有一颗近日发射升空的新卫星——硬X射线调制望远镜卫星(HXMT)。与其余航天器相比,这颗重约2,华人策略论坛.5吨,在距地面550公里的轨道上运行的卫星看起来其貌不扬,却引起了国际媒体的高度关注。英国《金融时报》称,这颗卫星的发射是中国在发展可与美俄匹敌的太空打算的征程中迈出的主要一步。

硬X射线调制望远镜卫星的使命是什么?它设备了哪些高精尖的科学载荷?与同类卫星相比它有哪些凸起的特色?它将为人类意识太空作出怎么的奉献?人们亟待了解这些问题的谜底。

绘高精度硬X射线天图

硬X射线调制望远镜卫星虽然被冠以中国“慧眼”的雅称,但是对许多人来说,它仿佛不怎么接地气,让人们在觉得“高大上”的同时,也有几分拒人千里之外的“冰冷感”。这也难怪,古代天文学科技自身就间隔人们的生涯颇为遥远,再加上该词又是由英语直译而来,想让人亲热真的不轻易。而要去除“冰凉感”,就要先熟习两个概念:“硬X射线”和“调制”。

“硬X射线”是X射线的一种。对X射线,咱们是熟悉的,在病院拍摄透视片,在各类安检中,都接触过它。根据波长,它被分为两类:波长较短(能量较高)的称为硬X射线,波长较长的称为软X射线。可见,这里的“软”“硬”仅是用于分类表述罢了。一些天体或天体现象如脉冲星、伽马射线暴、超新星陈迹、黑洞等都会射出X射线,其中重要是硬X射线,而这类射线与软X射线相比,能穿越宇宙尘埃等,不被遮挡。另一方面,X射线穿梭地球大气层时会重大衰减。所以,发射望远镜卫星在空间轨道捕获X射线,特别是硬X射线,就成为各国科学家竞相追赶的目的。

“调制”是指中国迷信家翻新的把“调制后的信号还原成图像”的技术。望远镜在太空通过硬X射线进行天体观测,必需实现“成像”,而这是中心技术难点。上世纪90年代初,中科院高能物理研讨所李惕碚院士和他的共事吴枚研究员经由艰难尽力,摸索出“直接解调”方式,实现高敏锐度跟高辨别率的成像,比国际上采取的编码孔径成像技术更成熟、更廉价。之后,李惕碚院士把成像技术与扫描探测技巧联合在一起,很快便提出了硬X射线调制千里镜的概念——通过对硬X射线源的成像观测,绘制高精度的硬X射线天图。

数代科学家经24年磨砺

对良多不懂得背景的人来说,“慧眼”好像一夜之间横空降生,并且一步把中国带入到X射线地理学时期。而对李惕碚而言,这是一个漫长而焦灼的进程。1993年,他提出了基于直接解调办法的硬X射线调制望远镜的假想,之后,他踊跃奔忙,通过各种方法,争夺支撑。固然一次次碰到挫折,然而李惕碚和他的团队并不灰心,依据该范畴国际上的最新进展,一直完美相干计划。2011年,硬X射线太空望远镜终于正式破项,与暗物资卫星等一起被列入“十二五”空间策略先导专项。

李惕碚和吴枚两位老一代科学家虽然已经成功解决了“成像”难题,奠定了相关技术基本,但是在望远镜研制和名目实行过程中依然面临一系列技术阻碍。“慧眼”卫星工程总师、航天科技团体五院研究员马世俊先容说,比方卫星热控设计方面,为保障有效载荷探测精度,必须将高能、中能、低能探测器集中装置在统一支持构造上,但它们彼此间温度请求相差极大。有些灵敏的仪器装备必须在零下60℃到零下80℃的低温下才干畸形工作。研发团队成员彼此启示、集中攻关,终于揣摩出多级隔热办法、深冷热管技术、梯度温度加热等妙招,成功解决这一困难。

国际技术封闭是该项目必须面对的另一个艰苦。在核心载荷高能望远镜研制过程中,须要入口某一个型号探测器,项目团队已经与外方签署了进口合同,但之后被外方所在国有关部分叫停。面对困局,项目团队横下一条心,在压力下奋起,走自主研发途径。既然是探索,总免不了走些弯路,但是他们不泄气。坚持不懈地努力终于取得了应有的回报,经过29轮试制,完成30多个样品,终于“杀”出一条路来。

携带众“法宝”巡天不眠不休

从“慧眼”的实际载荷和探测能力来看,它被称作“硬X射线调制望远镜”多少有些名不副实了,由于它通过携带的多少件“宝贝”,不仅能够对高能的硬X射线和中能、低能的软X射线进行观测与成像,而且还可以监测空间环境。特殊值得一提的是,“慧眼”项目首席科学家张双南发明性地对底本用于屏蔽烦扰粒子的探测器稍加改革,使其成为目前世界上面积最大、灵敏度最高的伽马暴探测器,大大拓展了其探测范畴和才能。

据“慧眼”项目总指挥潘腾介绍,卫星进入太空后,望远镜就会进入一刻不停、连续不间断的巡天模式,也就是说,在预期4年的寿命中,它天天都要24小时争分夺秒地工作,紧“盯”着宇宙空间。

详细来说,“慧眼”将开展4个方面的空间探测活动:一是对银道面(天球上沿河汉画出的一大圆为银道,银道所在的主平面即为银道面)进行巡天观测,发明新的高能变源和已知高能天体的新运动;二是通过观测和剖析黑洞、中子星等高能天体的光变和能谱性质,加深对致密天体和黑洞强引力场中动力学和高能辐射过程的认识;三是在硬X射线/软伽马射线能区失掉伽马射线暴及其他暴发景象的能谱和时变观测数据,研究宇宙深处大质量恒星逝世亡以及中子星并合等导致的黑洞的构成过程;四是探索应用X射线脉冲星进行航天器自主导航的技术和原理,并发展在轨实验。“慧眼”不同于镜面望远镜受制于其面积和视场,在巡天过程中,其探测面积更大、探测到的信号更多、效力更高。

6月16日,也就是在发射约24小时,“慧眼”就胜利把第一批超过2GB的数据传递回来。教训证,数据品质良好,华人策略论坛

与欧美发达国度比拟,中国在空间科学方面无疑还处于起步阶段,但仍旧有迎头追赶的机遇,“慧眼”就有望在X射线天文学领域为中国抢占一席之地。正如一位美国同行盛赞的那样,中国硬X射线调制望远镜卫星,华人策略论坛,将是今后这段时代研究黑洞能源学过程举世无双的“利器”,是X射线天文学发展史上的一座里程碑。