這是一篇拖延很久的科普文章

今天晨曦君的朋友圈被一個叫「慧眼」的望遠鏡刷屏了，剛看到這個名字著實愣了一下，仔細看了一下內容才恍然大悟，這就是傳說中的HXMT（硬X射線調製望遠鏡）啊。

「歷史」悠久的望遠鏡

X射線大概是我們接觸得最多的高能射線了，去醫院會照X光片，地鐵火車機場都要過X光安檢，這些都是利用了X射線很強的穿透性，但是，對天文學家來說，這種穿透性很頭疼：X射線照射到反射鏡面的時候，大部分光子並不能像可見光一樣反射聚焦，而是直接穿過鏡面逃之夭夭了。對此歐美的天文學家採用的對策是「掠入射」的方法：讓X射線以很小的角度照射到金屬表面，這樣大部分的光子就會老老實實反射過去，而不是穿透過去。歐美日的X射線望遠鏡都採用了這種方法。

掠入射式示意圖（圖片來自NASA）

但是這種方法也有問題。其一，這種方式需要鏡面表面極其平整，一點點微小的缺陷都會嚴重影響成像質量。其二，這種方式鏡筒很長，像1990年發射的ROSAT望遠鏡鏡筒有2.4米長，1999年發射的錢德拉望遠鏡鏡筒長度則達到了8米。偏偏X射線會被大氣層吸收掉，只能通過探空氣球、衛星等方式探測，航天發射這種「寸土寸金」的領域，把這麼長的傢伙發射上去是個很大的挑戰。其三，即使是採用掠入射式系統，也只能讓能量較低X射線（軟X射線）乖乖聚焦，能量較高的X射線（硬X射線）還是會穿透過去，目前，掠射成像系統能量最高的也只有79keV。對於大質量黑洞來說，這個能量實在太低了。

NuSTAR的成像譜（圖片來自NASA）

而早在1992年（這時候應該有很多讀者還沒出生吧？），我國的科學家李惕碚和吳枚提出了利用準直系統加上解調計算來解決X射線成像的問題，解決了掠入射式的幾個問題，利用小型衛星就可以實現硬X射線成像，解析度可以和當時的軟X射線成像衛星相仿。

1990年NASA發射的ROSAT衛星拍攝到的X射線源的照片

1993年，利用探空氣球對調製系統進行了實驗，得到了很好的效果。為了實現長時間穩定觀測，很快HXMT就提請立項了。然而，和神舟、天宮、嫦娥這些明星計劃不同，HXMT項目經歷了除了下馬和發射失敗以外幾乎所有航天器能經歷的坎坷，以至於「硬X今年上天」已經成了每年的保留節目。還好，這個經過3代天文人努力的X射線望遠鏡今天成功發射升空了，打破了我國沒有空間天文望遠鏡的歷史。

慧眼望遠鏡把什麼帶上天了？

慧眼望遠鏡載荷示意圖（圖片來自HXMT官網）

從上圖中可以看出，慧眼望遠鏡上最主要的就是高能（HE）、中能（ME）、低能（LE）三個X射線望遠鏡和空間環境監測器（SEM）

其中，高能X射線望遠鏡當然是整個系統的核心，它的能譜範圍是20-250keV，並可以成像觀測，即使遲到了20多年，這個技術參數在眾多X射線望遠鏡中也是首屈一指的。

中能和低能X射線望遠鏡則作為高能望遠鏡的補充，對較軟的X射線進行觀測，和高能望遠鏡相互驗證。

空間環境監測器則用來檢測望遠鏡運行空間的環境，收集分析望遠鏡的本底數據，同時保證望遠鏡運行安全。

慧眼望遠鏡牛在哪？

首先，慧眼望遠鏡個頭小，相對於其他X射線望遠鏡動不動就8米10米的個頭，慧眼望遠鏡主體只有不到一人高。如此緊湊的結構就意味著同樣的發射能力下，慧眼望遠鏡可以搭載更多更強的設備。

左：李惕碚院士和慧眼望遠鏡的合影。右：慧眼望遠鏡整裝圖。（圖片來自新聞）

10米長的NuSTAR（圖片來自NASA）

其次，慧眼望遠鏡的探測能譜達到了250keV，如此高的能量意味著我們可以對超大質量黑洞進行研究，這是其他望遠鏡望塵莫及的。

還有，慧眼望遠鏡的結構使它擁有極高的時間解析度和寬廣的探測範圍，這讓它可以在天空中發現並且及時觀測天空中那些轉瞬即逝的X射線爆發源，看的是現場直播，而不是發現後再由其他望遠鏡去搜尋爆發後的遺迹，這樣就只能看到片尾曲了。

慧眼望遠鏡都能觀測什麼？

簡單的說，所有能發射X射線的天體慧眼望遠鏡都能觀測。

能發出較強X射線信號的，一般都是大質量天體，比如脈衝星、黑洞，而慧眼望遠鏡的優勢就是可以探尋大質量黑洞發出的高能X射線，以及宇宙中最爆裂的爆炸：伽馬爆。人類對這兩類天體的觀測目前還都處於起步階段，慧眼的上天可能會讓我們對它們有進一步的認識。

最後，衷心祝願慧眼望遠鏡能夠取得豐碩的成果。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！