解讀中國(guó)硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星：觀測(cè)能力有多強(qiáng)？
茫茫天宇間，在軌運(yùn)行的航天器“中國(guó)方陣”中，除了天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室等之外，還有一顆近日發(fā)射升空的新衛(wèi)星——硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（HXMT）。與其他航天器相比，這顆重約2.5噸，在距地面550公里的軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星看起來(lái)其貌不揚(yáng)，卻引起了國(guó)際媒體的高度關(guān)注。英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》稱，這顆衛(wèi)星的發(fā)射是中國(guó)在發(fā)展可與美俄匹敵的太空計(jì)劃的征程中邁出的重要一步。 fA"9eUu
_-:CU
[attachment=77790] Zv5vYe9Ow
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星結(jié)構(gòu)示意圖 $g!iy'4n*
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星的使命是什么？它裝備了哪些高精尖的科學(xué)載荷？與同類衛(wèi)星相比它有哪些突出的特點(diǎn)？它將為人類認(rèn)識(shí)太空作出怎樣的貢獻(xiàn)？人們亟待了解這些問題的答案。 l&_PsnU
560` R>
繪高精度硬X射線天圖 ]-{A"tJ
sI5S)^'IQ
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星雖然被冠以中國(guó)“慧眼”的雅稱，但是對(duì)很多人來(lái)說，它似乎不怎么接地氣，讓人們?cè)诟械健案叽笊稀钡耐瑫r(shí)，也有幾分拒人千里之外的“冰冷感”。這也難怪，現(xiàn)代天文學(xué)科技本身就距離人們的生活頗為遙遠(yuǎn)，再加上該詞又是由英語(yǔ)直譯而來(lái)，想讓人親近真的不容易。而要去除“冰冷感”，就要先熟悉兩個(gè)概念：“硬X射線”和“調(diào)制”。 %fIYWu`X
.OZ\ s%h;
“硬X射線”是X射線的一種。對(duì)X射線，我們是熟悉的，在醫(yī)院拍攝透視片，在各類安檢中，都接觸過它。根據(jù)波長(zhǎng)，它被分為兩類：波長(zhǎng)較短（能量較高）的稱為硬X射線，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的稱為軟X射線。可見，這里的“軟”“硬”僅是用于分類表述而已。一些天體或天體現(xiàn)象如脈沖星、伽馬射線暴、超新星遺跡、黑洞等都會(huì)射出X射線，其中主要是硬X射線，而這類射線與軟X射線相比，能穿越宇宙塵埃等，不被遮擋。另一方面，X射線穿越地球大氣層時(shí)會(huì)嚴(yán)重衰減。所以，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星在空間軌道捕捉X射線，特別是硬X射線，就成為各國(guó)科學(xué)家競(jìng)相追逐的目標(biāo)。 hiw>Q7W
EQVa8xt/C
“調(diào)制”是指中國(guó)科學(xué)家創(chuàng)新的把“調(diào)制后的信號(hào)還原成圖像”的技術(shù)。望遠(yuǎn)鏡在太空通過硬X射線進(jìn)行天體觀測(cè)，必須完成“成像”，而這是核心技術(shù)難點(diǎn)。上世紀(jì)90年代初，中科院高能物理研究所李惕碚院士和他的同事吳枚研究員經(jīng)過艱苦努力，探索出“直接解調(diào)”方法，實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高分辨率的成像，比國(guó)際上采用的編碼孔徑成像技術(shù)更成熟、更便宜。之后，李惕碚院士把成像技術(shù)與掃描探測(cè)技術(shù)結(jié)合在一起，很快便提出了硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的概念——通過對(duì)硬X射線源的成像觀測(cè)，繪制高精度的硬X射線天圖。 &W{< Yf9
Zq{TY)PI]
數(shù)代科學(xué)家經(jīng)24年磨礪 N gagzsJ=
xp
F(de
對(duì)很多不了解背景的人來(lái)說，“慧眼”仿佛一夜之間橫空出世，并且一步把中國(guó)帶入到X射線天文學(xué)時(shí)代。而對(duì)于李惕碚而言，這是一個(gè)漫長(zhǎng)而焦灼的過程。1993年，他提出了基于直接解調(diào)方法的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想，之后，他積極奔走，通過各種方式，爭(zhēng)取支持。雖然一次次遇到挫折，但是李惕碚和他的團(tuán)隊(duì)并不灰心，根據(jù)該領(lǐng)域國(guó)際上的最新進(jìn)展，不斷完善相關(guān)方案。2011年，硬X射線太空望遠(yuǎn)鏡終于正式立項(xiàng)，與暗物質(zhì)衛(wèi)星等一起被列入“十二五”空間戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)。 #b@ sV$
ddwokXx
(
李惕碚和吳枚兩位老一代科學(xué)家雖然已經(jīng)成功解決了“成像”難題，奠定了相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，但是在望遠(yuǎn)鏡研制和項(xiàng)目實(shí)施過程中仍然面臨一系列技術(shù)障礙�！盎垩邸毙l(wèi)星工程總師、航天科技集團(tuán)五院研究員馬世俊介紹說，比如衛(wèi)星熱控設(shè)計(jì)方面，為保證有效載荷探測(cè)精度，必須將高能、中能、低能探測(cè)器集中安裝在同一支撐結(jié)構(gòu)上，但它們彼此間溫度要求相差極大。有些靈敏的儀器設(shè)備必須在零下60℃到零下80℃的低溫下才能正常工作。研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員相互啟發(fā)、集中攻關(guān)，終于琢磨出多級(jí)隔熱措施、深冷熱管技術(shù)、梯度溫度加熱等妙招，成功解決這一難題。 srryVqgS
ke19(r Ch
國(guó)際技術(shù)封鎖是該項(xiàng)目必須面對(duì)的另一個(gè)困難。在核心載荷高能望遠(yuǎn)鏡研制過程中，需要進(jìn)口某一個(gè)型號(hào)探測(cè)器，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與外方簽訂了進(jìn)口合同，但之后被外方所在國(guó)有關(guān)部門叫停。面對(duì)困局，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)橫下一條心，在壓力下奮起，走自主研發(fā)道路。既然是摸索，總免不了走些彎路，但是他們不氣餒。持之以恒地努力終于獲得了應(yīng)有的回報(bào)，經(jīng)過29輪試制，完成30多個(gè)樣品，終于“殺”出一條路來(lái)。 }oL
l? L
hg-M>|s7
攜帶眾“法寶”巡天不眠不休 Q#lFt,.y
|