中國「宇宙星探」的三個關鍵詞





中新社甘肅酒泉6月15日電 題:中國「宇宙星探」的三個關鍵詞

中新社記者 張素

15日在酒泉衛星發射中心成功發射的硬X射線調制望遠鏡衛星(HXMT)是中國首台太空望遠鏡,被形容為「宇宙星探」。它是怎樣的星?記者通過採訪獲得三個關鍵詞。

6月15日11時00分,中國在酒泉衛星發射中心采用長征四號乙運載火箭,成功發射首顆X射線空間天文衛星“慧眼”。圖為吊裝衛星瞬間。中新社發 太空科技集團五院 供圖
6月15日11時00分,中國在酒泉衛星發射中心採用長征四號乙運載火箭,成功發射首顆X射線空間天文衛星「慧眼」。圖為吊裝衛星瞬間。中新社發 太空科技集團五院 供圖

「分秒必爭」

HXMT既要巡天觀測,發現大批被塵埃遮擋的黑洞和未知類型天體;又要定點觀測黑洞、中子星、活動星系核等高能天體,揭開其光變和能譜性質。

這位「宇宙星探」極為勤奮。中國太空科技集團五院硬X射線調制望遠鏡衛星系統總指揮兼總設計師潘騰說,它可以對宇宙天體高能事件做到全天時、大範圍觀測,從進入太空至壽終,都將不停歇地進行觀測。

如此分秒必爭,也與一場激烈的競爭有關。目前國際上約有7台能夠開展X射線觀測的空間設備在軌運行,比如美國國家航空太空局(NASA)的錢德拉、歐洲空間局的XMM—牛頓望遠鏡等。日本天文衛星「瞳」在2016年失控後,該國科學家曾扼腕嘆息道「我們錯過了新科學」。

如今中國「宇宙星探」出發,為中國科學家贏得寶貴先機。比如,HXMT早期觀測提案征集的範圍是中國(含港澳台)的天文學家,觀測方案的提交者在一定時間段內將享有該提案觀測數據的優先使用權。

「軟硬兼備」

如果說以「哈勃」為代表的光學望遠鏡是「看圖像」,那麼X射線光學望遠鏡更像是「聽聲音」。其中,波長在0.1至10奈米的X射線被稱為軟X射線,波長在0.01至0.1奈米之間的X射線被稱為硬X射線,後者能量更高,蘊含的信息也更為豐富。

包括錢德拉、牛頓望遠鏡在內,此前大多數觀測X射線的空間設備均只能看到軟X射線。攜帶高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡的中國「宇宙星探」,已準備好聆聽來自太空的一舉一動。

雖然名為硬X射線調制望遠鏡衛星,中國太空科技集團五院硬X射線調制望遠鏡衛星工程總設計師馬世俊說,HXMT實際上是「軟硬兼備」,具有硬X射線和軟伽馬射線能段大面積的探測器,提高了靈敏度。

「中國創造」

馬世俊介紹,HXMT出自中國太空科技集團公司五院,應用了成熟的衛星平台及全部國產化的單機部件。「但成熟不等於復制。」他說,考慮到HXMT是工作模式較多的「宇宙星探」,因此從平台設計、姿態控制到溫度控制,都要拿出絕活。

以衛星熱控設計為例,為保證有效載荷探測精度,必須將高能、中能、低能探測器集中安裝在同一支撐結構上,但它們彼此間溫度要求最大相差80攝氏度。研發團隊琢磨出多級隔熱措施、深冷熱管技術、梯度溫度加熱等妙招,解決這一難題。

HXMT還飽含中國智慧,有別於既複雜又昂貴的歐美編碼孔徑成像技術,它採用直接解調方法反演成像技術。簡單來說,這項技術充分利用數據中有關測量對象和測量儀器的信息,分辨率高,還能有效抑制噪音干擾。

中國科學院高能物理研究所研究員宋黎明說,與歐美髮達國家相比,中國的空間科學仍然處於起步階段,但HXMT為中國在空間X射線觀測領域搶占一席之地。

宋黎明還介紹,中科院高能所在2007年提出X射線時變與偏振探測衛星(eXTP)計劃,以作為HXMT的後續任務。「eXTP的綜合性能將有一個數量級的提高。」他說,這項計劃已吸引20多個國家的科學家有意向參與合作。(完)