硬X射線調製望遠鏡——翻譯成人話是什麼意思

2017年6月15日11時，我國在酒泉衛星發射中心用長征四號乙運載火箭，成功發射硬X射線調製望遠鏡衛星「慧眼」，這是我國首顆大型X射線天文衛星，同時此次發射還搭載了國內國外3顆小衛星。

前方高能（所）——

X射線怎麼就硬了？

X射線和可見光一樣，也是一種電磁波，但比可見光的能量高很多。因為能量很高，所以X射線的光子通常用keV（電子伏特）來表示，它的能量範圍通常定義為從0.1keV到100keV。

不過根據其能量高低也有硬軟之分。0.1-10keV之間被稱為軟X射線，而10-100KeV之間的光子被定義為硬X射線。本次發射的硬X射線調製望遠鏡攜帶了三台不同望遠鏡，覆蓋不同的能段：低能望遠鏡覆蓋能段從1-15keV，中能望遠鏡是從5-30keV，高能是從20-250keV。細心人會發現，超過100KeV已經進入到軟伽馬線的能段，因此這個望遠鏡也會在伽馬射線天文觀測上大有作為。

或許你會疑問為什麼叫硬X射線望遠鏡？其實在望遠鏡最剛開始提出的時候，只考慮硬X射線能段的設備，但是在後來的論證討論當中，考慮到軟X射線對於觀測黑洞等天體的重要性，所以就添加了相關設備，但是名字依舊保留了原來的名字。

調製解調？望遠鏡與「貓兒」

說到調製解調，很多人會想到「貓兒」，也就是上網用的數據機，實際上這裡說的調製是硬X射線望遠鏡使用的獨門秘籍——調製成像技術。硬X射線成像不能像醫院X光機那樣一拍既得，需要獲取的圖像信息需要被載入到一個載體上，得到的是載體+圖像，之後再把這個載體去掉，只剩下最終想要的圖像——這就是所謂的調製解調成像。至於與貓兒的關係，它們的道理是相通的。

調製？成像不用鏡頭？

X射線的成像設備是很難理解的一個事，比如軟X射線，玻璃鏡頭對它無效，只能採用掠射成像技術，用的裝置就是個沒底沒蓋的金屬桶，當X射線低角度射入，會在桶壁發生掠射，進入到探測器上。當然，實際應用上為了增加效率和解析度，一般用的是俄羅斯套娃的思路，大桶套小桶，套成洋蔥圈。

而對於硬X射線就更難了，需要調製成像技術，比如有個方法是拿篩子當鏡頭，也就是在前端加一個布滿大大小小孔的板子，小孔可以成像，但此時得到的圖像是亂的，圖像被載入在篩子圖上，所以把篩子圖去掉就是真實而清晰的圖像了，這個方法有一個讓人看不懂的名字，叫做「編碼孔徑調製成像」。

手中無鏡心中有鏡，硬X射線調製望遠鏡的「弟弟」

篩子成像雖然解析度高，但存在靈敏度等諸多問題。上世紀90年代李惕碚老師和吳枚老師建立了直接調製法，簡稱「DD」法，這個方法是對一個區域進行不同時刻的多次掃描觀測，最後得到圖像，是一個多快好省的技術。

這個望遠鏡能看到什麼？

好玩的很多，舉幾個例子：

尋找恆星級黑洞：當黑洞撕碎鄰近恆星的時候，就會在其周圍產生一個明亮的吸積盤，靠近黑洞的輻射主要是X射線輻射，因此硬X射線調製望遠鏡的巡天觀測有可能發現這些新的X射線源。

看看引力波：在某些引力波的產生體（比如黑洞和中子星的合并體）周圍有可能會有電磁波對應體，硬X射線衛星就有可能觀測到。

還有脈衝星、磁中子星、X射線暴、伽馬射線暴等等，一大波高能襲來……

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