借你一雙透視宇宙的「慧眼」

硬X射線調製望遠鏡衛星示意圖 資料圖片

6月15日，硬X射線調製望遠鏡衛星在酒泉成功發射，填補了空間X射線探測衛星的空白，實現了天文觀測由地面觀測到天地聯合觀測的跨越。為什麼要發射該望遠鏡衛星？它有什麼特點？究竟有何作用？為此，記者採訪了相關專家。

三大優勢成就「火眼金睛」

來自於宇宙天體的輻射覆蓋了從射電、紅外、光學、紫外、X射線到伽馬射線的整個電磁波段。波長不同，輻射機制也不一樣，因此不同物理條件的天體往往會發出不同性質的電磁輻射。

專家舉例，比如，太陽光球輻射主要集中在光學波段；而X射線起源於天體上的高能物理過程，與高溫、高密度、強磁場、強引力場等極端物理條件相關，是研究黑洞、中子星等天體性質的主要手段。但由於地球大氣的吸收，所以對天體的X射線觀測只能在大氣層之外。

1970年，美國發射了第一顆X射線天文衛星——「自由號」，實現了X射線巡天，打開了人類觀測宇宙的新窗口。國防科工局系統工程司副司長趙堅表示，目前國際上，在軌運行的X射線天文衛星有7顆。此次發射的硬X射線調製望遠鏡衛星和在軌運行的X射線天文衛星相比，有三大優勢：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；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；具有國際上硬X射線和伽馬射線能段最大面積的探測器，使它成為這一能段天空中最靈敏的探測器。

「這些強大的優勢，很好地保證了預定科學目標的實現。」趙堅介紹，發射該衛星主要是為了發現新的高能變源和已知高能天體的新活動，理解黑洞和中子星系統的活動和演化機制，理解黑洞吸積和中子星系統的基本性質，研究宇宙深處大質量恆星的死亡以及中子星併合等過程中黑洞的形成等。

大幅提升空間科學水平

硬X射線調製望遠鏡衛星繼承了資源二號衛星平台技術狀態，設計壽命4年，整星質量達2496千克。

「衛星本體由服務艙、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1至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。」硬X射線調製望遠鏡衛星工程總師馬世俊說，該衛星基於學者原創——採用直接解調成像方法，解決了低成本探測器高精度成像問題，實現寬波段、大視場、大有效面積的空間X射線觀測。

衛星的成功發射對於空間科學研究意義重大。「衛星以探索宇宙形成和演化的重大科學為牽引，圍繞空間天文和空間物理環境開展研究，實施創新性的空間科學任務，將有助於提高空間X射線探測能力，實現在空間技術的重大突破。」馬世俊說。

該衛星還有一個好聽的名字——「慧眼」。一方面原因，是由於它是首顆大型天文望遠鏡衛星，能穿過星際物質的遮擋觀測宇宙中的X射線，使在空間探測領域多了個「眼睛」。「此外還為了紀念老一輩著名科學家何澤慧，感謝她積極推動高能天體物理的起步和發展。」趙堅表示。

持續推進重大空間科學任務

趙堅表示，的空間科學事業始於20世紀50年代，經過50多年的發展，走上了一條從無到有、從探索到實踐、從試驗到實用的發展道路，逐步建立起了包括空間天文、空間物理、太陽系探測、微重力科學、空間生命科學等專業的空間科學領域。

「目前，國家航天局正在會同有關單位編製《關於促進空間科學發展的指導意見》，將提出空間科學後續發展目標和重點任務。」趙堅透露，在「十三五」期間，還有多次重要的空間科學衛星和探測器實施發射。

中意電磁監測試驗衛星預計2017年8月發射，用於監測獲取空間電離層和磁場異常變化信息，研究地震前兆引發電離層和磁場變化的關聯，從而反演地震預測模型；中法海洋衛星預計2018年完成研製併發射，將獲取海面風場、海浪等海洋動力環境參數，主要應用于海洋波浪預報、防災減災等方面……

「通過上述衛星的發射，將進一步提升在空間天氣、空間物理等領域的國際影響力。」趙堅說，此外，正加快推進首次火星探測任務實施，將在2020年發射火星探測器，一次實現「繞、落、巡」，為後續開展火星科學研究奠定基礎。