HXMT：以Hard模式首秀中國空間天文探測

科技 06-15

玩過電子遊戲的人都知道，遊戲開頭都會進行模式選擇：「簡單（Easy）？中等難度（Normal）？高難度（Hard）？」

作為中國第一顆天文台級別的空間天文探測衛星，硬X射線調製望遠鏡衛星（Hard X-ray Modulation Telescope，HXMT），無論是取名、立項，還是研製，都毅然地選擇了「Hard模式」。

「絕對不能降低難度」

從一開場，硬X射線調製望遠鏡衛星的研製就被設置為「Hard模式」。

和應用衛星不同，空間科學探測作為前沿科學研究必須是「最超前的」，這樣才能佔據科學的制高點，才能在國際上擁有話語權。2016年，同樣具備X射線探測功能的日本旗艦級天文衛星「瞳」在軌失控，日本科學家扼腕嘆息道「我們錯過了新科學」。面對著國外同領域激烈的競爭態勢，HXMT的研製團隊在和時間賽跑的同時，也必須不斷的增加科學砝碼。

2008年，立項遇到瓶頸。中國科學院院士何澤慧曾兩次致信溫家寶總理，呼籲關注HXMT項目，「HXMT項目是中國實現學科重大前沿跨越式發展的一個難得的機會，是抓住利用方法的原始創新在一個新領域取得突破的機會」。

從2011年正式立項到2017年發射，HXMT歷時整整6年。這6年里，HXMT不斷升級，「絕對不能降低難度，天文探測必須在國際上佔據前沿位置。」參與衛星研製的一位年長的老師如是說。

為此，承擔衛星抓總研製任務的航天科技集團五院總體部和承擔科學目標提出、有效載荷研製的中科院高能物理研究所兩支「國家隊」付出了極其艱辛的努力。

主動增加難度砝碼

衛星最早論證的時候，只有高能探測器和空間環境監測器兩種有效載荷。為了先進性和創新性，衛星研製團隊對衛星的總體設計方案進行了顛覆性的修改，對研製難度較大的控制、測控、數傳、熱控等分系統的技術方案也反覆進行深入的技術研究和論證，在難度上主動增加的砝碼。

如今，硬X射線調製望遠鏡衛星和同類衛星相比有了一個非常明顯的優勢——探測波段寬，利用高能、中能、低能三種探測器，實現了1—250千電子伏特（keV）的全覆蓋，還可以擴展到3兆電子伏特（Mev）伽馬暴探測。

以衛星的熱控設計為例，為了保證有效載荷探測精度，必須將高能、中能、低能探測器均集中安裝在同一個支撐結構上，但是三個有效載荷對溫度的要求各異，指標要求最大相差達80多度。

這就好比要把大象放進冰箱里，而大象的不同部位卻喜歡上了不同的溫度。為了讓「大象」「心情愉悅」，總體部在衛星熱控設計不僅使出了「黑科技」——多級隔熱措施、深冷熱管技術、梯度溫度加熱技術等，還溫馨地給衛星帶上了一頂「太陽帽」——遮陽板。

硬X射線調製望遠鏡衛星雖然採用的是成熟的衛星平台，但是為了科學目標的實現衛星進行了大量個性化的定製。

「太難了，太難了」

研製團隊里流傳著這麼一句話：「中能難，難於上青天。」

從原理樣機走出實驗室，到最後實現工程化的過程中，中能探測器元器件在苛刻的環境試驗中屢次失效，「所有想到的、想不到的問題都出現了」。直到2016年初，中能探測器才完成了標定，一直都在讓人揪心地和時間賽跑著。最終，中能X射線探測敏感器元件SI-PIN實現了全國產化，打破了國外在核心器件上的壟斷。

有效載荷是一顆衛星的靈魂，硬X射線調製望遠鏡衛星的有效載荷凝結了國內眾多科學家近30多年的心血，從理論到實驗室再到工程實現，整個過程異常的艱難。令人欣慰的是在平台設計、姿態控制、溫度控制設計方面，研究團隊研製的多項技術都填補了國內空白，工程、科學、技術在這裡得到了完美的融合。

困難面前，衛星平台和用戶載荷兩個研製單位緊密地結合在了一起，共同保證型號進度和衛星的質量。

曾經有人問試驗隊里的一位老專家：「假如一萬個萬一，衛星沒有成功，還會有備份星嗎？」

老專家回答：「沒有了，就這一次這一顆星了。太難了，太難了。」

說者哽咽，聽者紅了眼眶。在Hard模式下成長起來的硬X射線調製望遠鏡衛星承載了太多人滿滿的情懷。

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