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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】“慧眼”:把宇宙看個真切

2018-01-11 中國科學(xué)報 倪思潔 邵琦
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語音播報

我國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”發(fā)射升空。

  2018年前夜,國家主席習(xí)近平發(fā)表新年賀詞時表示:“科技創(chuàng)新、重大工程建設(shè)捷報頻傳?!垩邸l(wèi)星遨游太空……”

  聽到這句話,“慧眼”項(xiàng)目首席科學(xué)家張雙南心中為之一振:“習(xí)總書記這么重視科學(xué),讓我們很受鼓舞,也讓我們倍感責(zé)任重大。我們將努力奮斗,盡快用好的科學(xué)成果回報國家的支持?!?/p>

  2017年6月15日,我國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”在萬眾矚目中升空。張雙南向《中國科學(xué)報》記者透露,半年以來,“慧眼”已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十個伽馬射線暴,在中子星、黑洞觀測方面取得了初步成果,并在銀河系掃描方面取得了關(guān)鍵結(jié)果。

  廿載奔波 終成正果

  “慧眼”全稱“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星”(HXMT)。它的出現(xiàn),填補(bǔ)了我國空間X射線天文衛(wèi)星探測的空白。

  “硬X射線”是X射線的一種。波長較短、能量較高的被稱為“硬X射線”,波長較長、能量較低的被稱為“軟X射線”。 X射線是外太空的“??汀薄C}沖星、伽馬射線暴、超新星遺跡、黑洞等都會發(fā)出X射線,包括硬X射線。但是,由于X射線穿越地球大氣層時會嚴(yán)重衰減,通過望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星在空間軌道捕捉X射線,特別是硬X射線,就成為各國科學(xué)家競相追逐的目標(biāo)。

  1999年,美國發(fā)射了錢德拉X射線天文臺,歐洲發(fā)射了XMM—牛頓衛(wèi)星,成為世界X射線天文學(xué)時代開啟的標(biāo)志性事件。那時,中國的硬X射線衛(wèi)星尚屬空白,可中國科學(xué)家早已醞釀了一個雄心勃勃的空間科學(xué)計劃。

  1994年,中科院院士、高能所研究員李惕碚提出基于直接解調(diào)方法的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想,目標(biāo)是完成人類首次硬X射線成像巡天,發(fā)現(xiàn)大批黑洞,深入研究中子星和黑洞強(qiáng)引力場中的動力學(xué)和高能輻射過程。

  “我總想做一點(diǎn)新的東西,特別是做出跟西方主流不一樣的東西。”李惕碚曾如是說。

  經(jīng)過近20年的奔走呼吁,2011年3月,硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星工程由國防科工局與財政部共同批復(fù)立項(xiàng),用戶單位為中科院,中科院將該工程納入空間先導(dǎo)專項(xiàng)計劃。

  隨著2017年6月15日“慧眼”的升空,中國一大批科學(xué)家的天文夢想有了實(shí)現(xiàn)的平臺。

  分秒必爭 視野無涯

  2017年6月16日,就在“慧眼”發(fā)射升空后的24小時,地面工作人員收到了它傳送回來的第一批數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)量超過2GB。經(jīng)驗(yàn)證,數(shù)據(jù)質(zhì)量良好。

  從這時起,直到“慧眼”壽命的最后一刻,工作人員都能從“慧眼”那里收到源源不斷的數(shù)據(jù),因?yàn)椤盎垩邸本哂袕?fù)雜的熱控保障、對地測控與數(shù)傳保障以及載荷長期工作下的能源保障能力,可以全天時接收來自宇宙的信息。

  “慧眼”不僅看得勤,還看得清。爭分奪秒、不眠不休,為的就是把那宇宙“看得清清楚楚、明明白白、真真切切”。

  與國外已經(jīng)發(fā)射的只能看到軟X射線的先遣衛(wèi)星相比,“‘慧眼’是世界上探測能區(qū)覆蓋范圍最廣的天文望遠(yuǎn)鏡之一,可以進(jìn)行很寬譜段的X射線和伽馬射線觀測?!睆堧p南說。

  總重量2.5噸的“慧眼”裝載著高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測器,可觀測1keV至250keV能量范圍的X射線和監(jiān)測200keV至3MeV能量范圍的伽馬射線。這一特點(diǎn)讓“慧眼”不僅可以將宇宙事件從發(fā)生、發(fā)展到結(jié)束的全過程盡收眼底,還能看清楚這些景象出現(xiàn)時的時變過程,相比國際上同類衛(wèi)星,有更高的時間分辨率。

  同時,“慧眼”采用直接解調(diào)成像的方法,通過掃描觀測,完成寬波段、高靈敏度、高分辨率的空間X射線成像。

  張雙南介紹,“慧眼”主要工作模式包括巡天觀測、定點(diǎn)觀測、小天區(qū)掃描模式和伽馬射線全天監(jiān)測。

  如今,“慧眼”正在對銀道面進(jìn)行巡天觀測,發(fā)現(xiàn)新的高能變源和已知高能天體的新活動;通過觀測和分析黑洞、中子星等高能天體的光變和能譜性質(zhì),加深對致密天體和黑洞強(qiáng)引力場中動力學(xué)和高能輻射過程的認(rèn)識,等等。

  “慧眼”觀天 首戰(zhàn)告捷

  2017年10月16日,一條與引力波有關(guān)的消息再次轟動了全世界。

  美國國家科學(xué)基金會宣布,科學(xué)家于2017年8月17日首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件,國際引力波電磁對應(yīng)體觀測聯(lián)盟發(fā)現(xiàn)了該引力波事件的電磁對應(yīng)體。

  這其中,有“慧眼”的功勞。

  這次引力波事件把“慧眼”再次推上了世界天文學(xué)的舞臺。中科院高能所副研究員熊少林告訴記者,“‘慧眼’發(fā)射之后一直在進(jìn)行調(diào)試,剛調(diào)試兩個多月就參與了這個大發(fā)現(xiàn),很幸運(yùn)?!?/p>

  盡管沒有直接探測到該引力波事件的伽馬射線爆發(fā),鑒于“慧眼”觀測限制的重要性,“慧眼”不僅以合作組形式加入了報告本次歷史性發(fā)現(xiàn)的論文,在論文的正文部分報告了觀測結(jié)果;而且,“慧眼”的詳細(xì)分析結(jié)果還以獨(dú)立論文的形式于10月16日以封面文章同步發(fā)表在《中國科學(xué):物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》雜志英文版上。

  “‘慧眼’完成在軌測試后,現(xiàn)在衛(wèi)星已經(jīng)處于常規(guī)科學(xué)觀測模式,并開始執(zhí)行根據(jù)用戶需求制定的觀測計劃?!睆堧p南告訴記者。今年1月8日到10日,中科院高能物理研究所召開了第一屆“慧眼”用戶大會,包括來自臺灣和香港的中國30多個高校和科研單位的150多位學(xué)者齊聚一堂,共同商討了“慧眼”衛(wèi)星科學(xué)研究工作并且進(jìn)行了用戶培訓(xùn),以期讓“慧眼”的科學(xué)能力得到更充分的發(fā)揮。

  (原載于《中國科學(xué)報》 2018-01-11 第1版 要聞)

打印 責(zé)任編輯:侯茜

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