从雪山、气球到太空，六十载铸就空间天文“重器”

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站在高能研究所院子里的“无尽的阴阳”雕塑。

新华社北京6月18日电(记者瞿婷、于飞、权晓舒)在中国科学院高能物理研究所(以下简称高能研究所)的院子里，一尊名为“无尽的阴阳”的太极符号雕塑十分有趣。据说它揭示了万物的“道”，这是东方哲学和高能物理共同探索的。

最近成功发射的中国首颗X射线天文卫星“鬼眼”，也需要探索宇宙深处的“万物之道”。该卫星重约2.5吨，是空科学试验项目中最重、最具特色的卫星，堪称“大国和重型武器”。

很少有人知道这颗卫星的背后是一段崎岖而壮丽的“启蒙之旅”:60多年来，三代科学家从零开始，付出了巨大的努力，使中国的高能天体物理学从雪山、高空气球到Tai/きだよ

[等待兔子的雪山云间]

1954年，中国第一个宇宙射线实验室建在云南东川海拔3200米的一座山峰上，它的名字叫“降雪站”。从1958年到1965年的七年间，由三个大云室组成的实验设备相继建成，使这个大云室成为当时世界上同类仪器中最大、最先进的仪器之一。

“降雪站”建在云南的高山上。(记者何梦手绘)

然而，云室的原理基本上就像是“等待一只兔子”。只有能量极高的宇宙射线才能被捕获，效率和精度难以保证。

到1972年，欧洲核研究中心已经开始了对高能加速器的研究。在这样的背景下，同年9月，周恩来总理指示高能物理和高能加速器的研究工作“此事不能再拖延了”。

1973年，中国科学院高能物理研究所成立，以云南罗雪山宇宙线观测站的研究人员为主体，建立了宇宙线实验室。从那时起，通过各种探测手段，如空室、地面和地下，进行了粒子天体物理学的实验研究。

高能物理研究所研究员张清楚地记得，他在1975年上山，参与了云雾室电子系统的改造。由于山高路险，科研人员“上山”需要一年多的时间，蔬菜和大米需要从海拔2000多米的铜矿区运出。

“那时，我们有一个口号叫:头顶蓝天，脚下白云，我们必须改造云室。”张回忆说，山上最大的敌人是寒冷缺氧，一些身体不好的人甚至吐血。然而，这些年轻的物理学家是乐观的，没有忘记观察松鼠，降落松树，在云中唱歌。

在新系统运行后的一年里，张和他的同事们在值班时的主要工作就是等着巨大的爆炸声，其余时间都在看书。人们发现，真实的观测数据很少，有用的数据也很少，因此不可能形成具有国际影响力的结果。

这使李体北、顾一栋、吴梅等一批年轻的物理学家认识到，我们必须发展主动观测的手段，向天文观测的“高地”挺进。

[“hapi”飞入平流层]

当时，他们决定把探测宇宙中高能粒子的仪器放在一个高空气球上，飞到平流层进行天体物理观测。

中国研制的高空气球飞入了平流层。(记者何梦手绘)

在李体北的领导下，研究小组分成了两个小组。一个小组由吴梅和卢领导，开发载荷探测器；另一个小组是由顾一栋带领去研究气球运载的；此外，马玉玺还负责数据分析平台的建设。

负载小组的成员张·程默回忆说，在开始的时候，每个人只能从日本和德国的书籍中了解一点关于空观测器的概念，寻找材料，甚至制造最简单的光电倍增管读出系统都遇到了很多困难。

开发气球的运载团队也遇到了很大的困难。没有计算机模拟来计算天花板和负载等设计参数。他们都依靠纸笔操作。首先，他们把报纸粘在一起，像裁缝一样剪出需要的形状，然后把它们放在一起做成模型。最后，他们一片一片地切割气球材料，并把它们拼接成气球。

“零”产品诞生于1983年中秋节。在河北省香河县，一个3000立方米的气球第一次飞上了同温层，气球上有一个装满氢气的铝筐，里面装有一个包裹在泡沫中的探测器。

有趣的是，当这个探测器完成时，每个人都有舔小牛的心，并讨论给它起个名字，这也将是未来系列探测器的一个“好节目”。最后，是李体北提出用英文缩写“hapi”，并采用了“hapi”的同音异义词，大家都欣然同意。

1984年5月23日，搭载HAPI-1的3万立方米高空气球首次实现了对平流层高度蟹状星云脉冲星33毫秒周期信号的x射线观测。

1985年9月22日，一个100，000立方米高的气球载着空号幸运地观测到了黑洞候选物“天鹅座X-1”的时间结构和能谱。

1987年，一颗超新星爆炸了，这只能在南半球观察到，而巴西是观察它的最佳地点。尽管缺乏资金，中国科学家首次将“HAPI 3号”带到海外参与国际天文联合观测。

最特殊的是“HAPI 4号”，因为它需要验证李体北和吴梅1992年提出的直接解调成像方法。与西方科学界复杂而昂贵的编码孔径成像方法相比，这种方法非常便宜，但有些人对此表示怀疑。

1993年9月25日,“HAPI-4”上升到空 36-38公里的高度，对“天鹅座X-1”进行了大约一个小时的扫描和观测。结果表明，HAPI 4号的成像质量优于大口径编码成像望远镜。

到目前为止，HAPI系列探测器已经完成了连接过去和未来的使命。1993年，硬x光调制望远镜(简称HXMT)项目被提出，并于2011年3月正式成立。

[“神舟”、“嫦娥”和“天宫”都打开了太空的观测]

1992年9月21日，中国载人航天工程开始了。根据计划，神舟二号飞船将配备超软x光、x光和伽马射线探测器。x光探测器是HXMT望远镜的原始设计。

月球车展开机械手的展开检测。(记者何梦手绘)

经过近8年的研发，2001年1月10日，被称为“空实验舱”的“神舟二号”发射升空，到达空.位于航天器头部的探测器成功地观测到了近30次宇宙伽马风暴和近100次太阳耀斑的x光和伽马射线爆发。这是中国科学家首次在地球以外350公里到400公里的高空获得空的天文观测数据，意义重大。

2007年，随着嫦娥一号的发射，x光光谱仪到达了距离地球38万公里的深度。中国首次获得了月球元素的第一手资料，这将有助于人类探索月球的起源。

2010年10月1日，空高分辨率x射线光谱仪与嫦娥二号成功发射。它已经在月球轨道上运行了195天，并通过数据分析获得了世界上第一个基于x光观测数据的月铝分布。这一“跨度”最大的观测也获得了目前中国分辨率最高的太阳x射线能谱，提高了人类对太阳和地球空.之间环境的认识

2013年12月14日，“嫦娥三号”卫星“稳稳地”降落在月球上，并在月球表面进行了巡逻测量。几个小时后，月球车“玉兔”与着陆器分离，迈出了历史性的一步。在玉兔机械臂的前部，有一台高能研究所科学家开发的粒子激发x光光谱仪。

2016年9月，一个看起来像一盒方形蛋糕、被科学家戏称为“小蜜蜂”的探测器“躺”在“天宫二号”的顶部，用它复杂的“眼睛”寻找宇宙中最亮的爆炸——伽马射线爆发。

HXMT望远镜项目首席科学家张双南透露，HXMT主要研究银河系中的天体；未来，新的天文卫星也可能对一些天体进行详细的研究，还将观察邻近的宇宙；"下一步，我们想把研究范围扩大到整个宇宙."