6月15日11時，具有洞穿宇宙奧秘能力的“慧眼”——硬X射線調制望遠鏡衛(wèi)星，在長征四號乙運載火箭的托舉下，在酒泉成功發(fā)射升空。

作為我國首顆空間X射線天文衛(wèi)星，被命名為“慧眼”的硬X射線調制望遠鏡（簡稱HXMT）衛(wèi)星，填補了我國空間X射線天文衛(wèi)星研制的空白。自此，我國天文觀測實現了由地面觀測到天地聯合觀測的跨越。

“重裝”出擊 造就我國首個空間天文臺

“慧眼”衛(wèi)星由服務艙、載荷艙、太陽翼等構成的。其裝載著高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環(huán)境監(jiān)測器等4個探測有效載荷，包含25個探測器單機，搭載載荷重量約有一噸，占衛(wèi)星總重的將近一半。

如此強大的裝備，能將1keV~250keV能量范圍的X射線（基本覆蓋整個X射線譜段）悉數收入眼底。“慧眼”衛(wèi)星成為科學家凝視浩渺宇宙中黑洞、中子星釋放X射線的獨特眼眸。而它能做的還不止這些。

“我們還給探測器增加了一個能力，將本來用于屏蔽背景信號的探測器能區(qū)擴展到了3Mev，因而衛(wèi)星的實際有效范圍為從1keV到3MeV。”“慧眼”衛(wèi)星首席科學家張雙南介紹稱，這意味著“慧眼”具備了伽馬射線暴的觀測能力，也成為國際上能量覆蓋范圍最廣的天文望遠鏡之一。

由于不同天體有不同活動性，科學家對天體研究的階段也各不相同。“它的主要工作模式包括巡天觀測、定點觀測和小天區(qū)掃描模式，可實現寬波段、大視場、大有效面積的空間觀測。”國防科工局系統工程司副司長趙堅說。

正因為“慧眼” 覆蓋的能段范圍很廣、工作模式多樣，所以張雙南將它稱為我國真正意義上第一個空間天文望遠鏡、第一個空間天文臺。

激烈競爭中 “慧眼”凸顯獨到特色

“人類知道的第一個黑洞，就是通過X射線天文望遠鏡發(fā)現的。”張雙南告訴記者，幾乎所有天體都產生X射線，而且有些天體的活動只產生X射線或以產生X射線為主。因而，國際科學界在這一領域的競爭非常激烈。

目前已大約有7臺能夠開展X射線觀測的空間設備在運行，包括美國航天局的核分光望遠鏡陣、歐洲空間局的XMM牛頓望遠鏡（XMM-Newton）等。

在該領域，很多國家仍在加速布局。當“慧眼”運行時，包括我國天宮二號上搭載的伽馬射線暴探測器“天極”望遠鏡（POLAR）“小蜜蜂”在內，天空中將約有10臺左右的相關設備。

“空間科學的研究從來不會重復放望遠鏡，功能相近的望遠鏡幾乎都沒有發(fā)射過。”張雙南告訴記者。

以“慧眼”和“小蜜蜂”為例，兩者都具備伽馬射線暴的觀測能力，卻在觀測能段、功能方面有很大的不同。張雙南解釋稱，慧眼”每年能夠觀測到的伽馬射線暴數量比“小蜜蜂”至少要多一倍，同時， “慧眼”旨在測伽馬射線暴能譜，而“小蜜蜂”則是測伽馬射線暴的偏振。

因而，他告訴記者，發(fā)射一臺新的天文望遠鏡，它一定有某些過人之處。

談到“慧眼”衛(wèi)星的特色，該衛(wèi)星工程總師馬世俊強調，“其中值得一提的是，衛(wèi)星在200 keV到3 MeV的全天監(jiān)測能力。”據他介紹，在200 keＶ—3 MeV能區(qū)，“慧眼”監(jiān)測伽馬射線暴的有效觀測面積，比以往的設備提高了十倍左右。

“慧眼”將成為這一能段天空中最靈敏的伽馬射線暴探測器和引力波電磁對應體監(jiān)測器，這也使得它在搜尋引力波電磁對應體方面表現出了強勁的國際競爭力。

天地聯合觀測 進入天文學主戰(zhàn)場

專家告訴記者，高能天體周圍的引力場很強，強到科學家無法在地球實驗室內實現，而科學研究要理解科學規(guī)律卻離不開實驗。

通過觀測黑洞、中子星等天體附近物質變化產生的X射線，便可以對如廣義相對論的預言、強磁場環(huán)境中的科學規(guī)律等進行檢驗�？梢哉f，空間科學就是科學家以天體為實驗室研究科學規(guī)律的一門學科。

這一學科又以新的天文發(fā)現為驅動，對儀器有很強的依賴性。而由于Ｘ射線無法穿透稠密的地球大氣，地面望遠鏡無法實現有效觀測，發(fā)射X射線天文衛(wèi)星便成為觀測天體X射線輻射的主流手段。這也是“慧眼”升空的原因所在。

“它的觀測目標范圍非常廣，可以和地面可見光望遠鏡、射電望遠鏡聯合起來，實現國內第一次天地一體化的天文觀測，這也是我國天文觀測能力的跨越式發(fā)展。”張雙南說。

這顆衛(wèi)星的發(fā)射升空后，為我國在國際競爭最激烈的領域占據了一席之地。但張雙南強調，我們只是進入了這一天文學競爭的主戰(zhàn)場而已，仍然只處在起步階段。

依托航天優(yōu)勢 空間科學未來可期

航天技術的發(fā)展，使我國已具備了較強的運載能力、衛(wèi)星研制能力，為空間科學的進步奠定了堅實的基礎。

以“慧眼”為例，衛(wèi)星系統總指揮潘騰告訴記者，不同能段的探測器工作溫度不同，如高能探測器工作溫度要求為20°左右，而低能探測器工作溫度要求為零下七八十度。

除了溫度控制之外，“慧眼”的指向也與以往對地通訊衛(wèi)星不同，“這顆衛(wèi)星要求可能對天上的任何一個方向，”潘騰說，一方面要求精確，同時還要機動，這對衛(wèi)星研制提出了很高的要求。

航天技術的發(fā)展在空間科學高靈敏度、高指向精度、精確控溫等要求下不斷進步，空間科學也在航天技術的支持下將科學思想轉化為現實產品。兩者的有機互動，令未來我國在空間科學的發(fā)展值得期待。

據硬X射線調制衛(wèi)星系統載荷分系統專家宋黎明介紹，中科院高能所2007年即提出X射線時變與偏振探測衛(wèi)星（簡稱XTP）項目，作為HXMT的后續(xù)任務，以實現從具有特色的小型空間天文臺到國際領先的大型空間天文臺的戰(zhàn)略突破。

宋黎明表示，XTP在背景型號研究中，吸引了來自歐洲科研團隊的集體加入，形成了增強型XTP項目概念——eXTP。

“由于綜合了大面積X射線聚焦望遠鏡陣列、大面積準直型望遠鏡陣列、高靈敏度X射線偏振望遠鏡的綜合能力，在黑洞、中子星以及若干基礎物理學理論的研究等方面，eXTP相比于之前的衛(wèi)星，綜合性能將有一個數量級的提高。”宋黎明說。而這無疑會讓中國空間科學的發(fā)展更加令人期待。