「慧眼」升空 探索神秘黑洞

香港文匯報訊

北京時間6月15日11時整，中國硬X射線調製望遠鏡衛星搭乘「長征四號乙」火箭在酒泉衛星發射中心升空入軌。記者從國家國防科工局獲悉，這顆被命名為「慧眼」的衛星，是中國首顆真正意義上的太空X射線望遠鏡和一個小型太空天文台，將對銀河系高靈敏度、高頻次的寬波段X射線進行巡天監測，預計將發現大量新的天體和天體活動新現象，並可在黑洞和中子星雙星的研究中獲得大面積新成果等。為獲得最大化的科學產出，「慧眼」將向國內外天文界徵集觀測提案，包括香港科學家在內的中國科學家可在早期提出觀測計劃，免費使用觀測數據。香港文匯報記者 劉凝哲 北京報道

國家國防科工局系統司副司長趙堅表示，「慧眼」衛星於2011年立項，由國家航天局和中國科學院共同資助。衛星繼承「資源二號」衛星平台技術狀態，設計壽命4年，質量2,496千克，軌道傾角為43度的圓軌道。「慧眼」本體呈立方體構型，由服務艙、載荷艙、太陽翼等構成，裝載高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環境監測器等4個探測有效載荷，可觀測1keV-250keV能量範圍的X射線，主要工作模式包括巡天觀測、定點觀測和小天區掃描模式，實現寬波段、高靈敏度、高解析度的空間觀測。

在「慧眼」發射前，研製團隊按照慣例，排成該衛星英文名簡稱HXMT字母並與衛星合影，以此祈願成功發射。中新社

實現天地聯合觀測

作為一顆特點鮮明的太空科學衛星，「慧眼」填補了中國太空X射線天文衛星研製的空白，實現了中國天文觀測由地面觀測到天地聯合觀測的跨越。之所以選擇X射線探測這一研製難度極高的領域，是因X射線探測對於理解黑洞、中子星等天體的性質和其中的物理過程具有重要意義。由於Ｘ射線無法穿透稠密的地球大氣，發射X射線天文衛星是觀測天體X射線輻射的主流手段。中科院高能所專家表示，中國在X射線天文方面的理論和實驗基礎相對較好，「慧眼」衛星將成為中國發展太空科學的突破口之一。

預期發現新天體源

「慧眼」升空後，預期可能在三個方面取得較重要的進展。中科院高能所介紹，首先，是對銀河系巡天的工作，預期會發現一批以黑洞和中子星為主的新的天體源；第二，是會對一批比較亮的中子星和黑洞作定點的觀測，可能對中子星和黑洞的性質，給出新的測量結果；第三，是預期每年大概會發現幾十個到上百個伽瑪射線暴，如果其中的一些事例和引力波的事例存在聯繫，那將是很重要的進展。不過，科學家們也表示，很多重要科學成果往往不是實現預期的，比如哈勃望遠鏡十大重要的科學發現從來都沒有出現在預期結果清單中，「因為宇宙比我們想像的更複雜更奇妙」。

6月15日11時00分，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」。這次發射還搭載了國內外3顆小衛星。 新華社

據介紹，「慧眼」衛星發射入軌之後的第5天將對其搭載的科學儀器加電，開始為期5天的整體功能測試，然後進行為期140天的儀器性能測試、在軌標定觀測和試觀測。按照計劃，「慧眼」將在今年11月進入常規科學觀測。

國際同類設備 「慧眼」最靈敏

吊裝衛星瞬間。 中新社

中科院高能所表示，全球目前約有7台能夠開展X射線觀測的太空設備在運行。包括：美國太空總署能以較高精度對軟X射線波段進行觀測的錢德拉X射線天文台、對硬X射線探測本領很強的核分光望遠鏡陣；歐洲空間局對軟X射線進行觀測的XMM牛頓望遠鏡（XMM-Newton）。日本剛發射的「瞳」失敗了，但還有一台相關設備在國際太空站。印度「天文」號衛星（Astrosat）也正在運行中。中國的「天宮二號」太空實驗室中，有一個專門做伽瑪射線暴的「天極」望遠鏡（POLAR）。

此外，美國剛剛於2017年6月5日發射中子星內部組成探測器（NICER）到國際太空站。德國和俄羅斯也要聯合發射X射線-伽瑪射線譜天文衛星（SRG）。當中國「慧眼」升空運行後，太空中約會有10台左右設備瞄準高能X射線能段。

具三方面優勢

中國國防科技工業局系統工程司副司長趙堅表示，與其他X射線天文衛星相比，中國「慧眼」主要具有三方面優勢。首先是大天區、大有效面積的寬波段X射線掃描巡天觀測能力，可以更有效地發現處於爆發態的X射線暫現源；第二是大面積、寬波段、高時間解析度、高能量解析度的定點觀測能力，可以高統計量地研究X射線快速光變和能譜快速變化；第三是具有國際上硬X射線和伽瑪射線能段最大面積的探測器，這將令「慧眼」衛星成為這一能段天空中最靈敏的探測器。

研製難度高 凝聚兩大「國家隊」心血

科研團隊對「慧眼」衛星進行檢查和測試。 網上圖片

「慧眼」衛星是中國首顆太空X射線天文望遠鏡，其立項研製從「十一五」開始到發射，跨度長達六年。這顆衛星由航天科技五院承擔衛星平台的研製任務，中科院高能所承擔科學目標的提出、有效載荷研製以及科學數據處理和分析，可謂兩個「國家隊」的強強聯手。但極大的研製難度，令身經百戰的航天工程人員感歎「這是有史以來最複雜的一顆衛星」。

「慧眼」衛星工程總師馬世俊表示，這顆衛星具有三大特點，一是有效載荷工作條件嚴苛，技術難度大；二是工作模式複雜，具有多種姿態定向方式；三是科學載荷需要經過充分地面標定。，馬世俊說：「這些複雜的任務要求為整星的總體方案設計與任務規劃帶來了重重困難。」

令相關技術領域有長足進步

與普通衛星相比，太空科學衛星的區別在於，要求每一次上天的儀器都要是全新的、以前沒有用過的，否則就沒有意義。「慧眼」衛星繼承了「資源二號」衛星平台技術狀態，但其載荷研製極為困難。「通常來說，航天部門要先發射試驗衛星，確定技術都成熟了才會定型，要盡可能避免正式的衛星上有新的東西，而『慧眼』衛星需要的正是全新的設備。在製造過程中遇到了很多情況，中間也改過一些技術方案，個別的一些指標也有調整，每次調整之後都需要再次論證是不是還滿足科學需求。」

雖然經過航天工程人員和科學家們「精雕細琢」，但「慧眼」升空後遇到載荷儀器不工作怎麼辦？中科院高能所表示，在地面上已考慮到相關風險，對此都有備份方案。通過在「慧眼」項目中的高難度合作，也令中國在相關技術領域有了長足的進步，樹立了工程與科學、工程與技術完美融合的典範。

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