中华“慧眼”观测能力有多强？

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硬x光调制望远镜卫星结构示意图

除了天舟一号货运飞船和天宫二号空实验室，还有一颗新卫星，硬x射线调制望远镜卫星(hxmt ),最近发射到空.与其他航天器相比，这颗卫星重约2.5吨，运行在离地面550公里的轨道上，看起来很丑，但它已经引起了国际媒体的极大关注。据英国《金融时报》报道，这颗卫星的发射是中国开发泰空项目的重要一步，该项目可以与美国和俄罗斯相媲美。

硬x光调制望远镜卫星的任务是什么？它配备了什么复杂的科学负载？与同类卫星相比，它的突出特点是什么？它将对人类理解Tai/きだよ 0有什么贡献？人们迫切需要知道这些问题的答案。

绘制高精度硬x光天空图

硬x光调制望远镜卫星被誉为中国的“抢眼”，但对许多人来说，它似乎不是很接地，这让人们同时感到“高”和“冷”。难怪现代天文科技本身离人们的生活很远，而且这个词是从英文直译过来的，所以真的不容易接近人们。为了摆脱“冷感”，我们必须熟悉两个概念:“硬x光”和“调制”。

“硬x射线”是一种x射线。我们熟悉x光。我们在医院拍x光片，并在各种安全检查中接触过它。根据波长，它可以分为两类:波长较短(能量较高)的硬x光和波长较长的软x光。可以看出，这里的“软”和“硬”仅用于分类表达。一些天体或现象，如脉冲星、伽马射线爆发、超新星遗迹、黑洞等。会发出x光，其中硬x光是主要的。与软x光相比，这种射线可以穿过宇宙尘埃等。，而不被阻挡。另一方面，当x光穿过地球大气层时，会严重衰减。因此，发射望远镜卫星以捕捉空轨道上的x射线，特别是硬x射线，已经成为全世界科学家追求的目标。

“调制”是指中国科学家“将调制信号还原成图像”的创新技术。望远镜通过0/0的硬x光观察天体时，必须完成“成像”，这是核心技术难点。20世纪90年代初，中国科学院高能物理研究所李体北院士和他的同事吴梅努力探索实现高灵敏度、高分辨率成像的“直接解调”方法，这种方法比国际上采用的编码孔径成像技术更成熟、更廉价。此后，李体北院士将成像技术与扫描探测技术相结合，很快提出了硬x光调制望远镜的概念——通过对硬x光源的成像观测，绘制高精度硬x光天空图。

几代科学家已经磨练了24年

对于许多不了解背景的人来说，“醒目”似乎是一夜之间诞生的，它把中国一步步带入了x光天文学时代。对李体北来说，这是一个漫长而焦虑的过程。1993年，他提出了基于直接解调法的硬x光调制望远镜的设想。此后，他通过各种方式积极争取支持。尽管屡遭挫折，李体北和他的团队并没有气馁。根据国际上在这一领域的最新进展，不断完善制定了相关计划。2011年，空硬x射线望远镜正式建立，并与暗物质卫星一起被纳入空“十二五”期间的战略试点项目。

虽然李体北和吴梅两位老科学家成功地解决了“成像”问题，奠定了相关的技术基础，但他们在望远镜的研制和项目实施过程中仍然面临着一系列的技术障碍。“贵研”卫星工程总工程师、航天科技集团第五研究院研究员马世军表示，例如在卫星热控设计中，为了保证有效载荷的探测精度，高能、中能和低能探测器必须集中安装在同一支撑结构上，但它们的温度要求相差很大。一些敏感的仪器和设备必须在-60℃至-80℃的低温下工作。R&D团队成员相互启发，集中精力解决关键问题，最终想出了一些妙计，如多层次隔热措施、深冷热管技术、梯度升温等，成功解决了这个问题。

国际技术封锁是该项目必须面对的另一个困难。在堆芯载荷高能望远镜的研制过程中，有必要引进某种类型的探测器。项目组与外方签订了进口合同，但被外方有关部门叫停。面对困境，项目团队努力工作，顶住压力，走上了自主研发之路。既然他们在摸索，他们必然会走一些弯路，但他们并不气馁。经过29轮试生产，完成了30多个样品，并最终以一种方式“杀死”。

提着“法宝”不眠不休地巡天

从“护目镜”的实际载荷和探测能力来看，它被称为“硬x射线调制望远镜”，因为它不仅可以观察和成像高能硬x射线和中低能软x射线，而且可以监测空.的环境特别值得一提的是，“贵研”项目的首席科学家张双南创造性地改造了原来用于屏蔽干扰粒子的探测器，使其成为世界上最大、最灵敏的伽玛暴探测器，大大扩展了其探测范围和能力。

据“护目镜”项目总指挥潘腾介绍，卫星进入空台后，望远镜将进入不间断、连续的天空探测模式，也就是说，在预期的四年寿命内，它将每天24小时工作。“盯着”universe/きだ

具体来说，“贵岩”将从四个方面开展空探测活动:一是观测银河平面(天球上沿银河系画的一个大圆是银道，银道所在的主平面是银河平面)，发现新的高能变星源和已知高能天体的新活动；其次，通过观察和分析黑洞、中子星等高能天体的光变和能谱性质，可以加深我们对稠密天体和黑洞在强引力场中的动力学和高能辐射过程的认识；三是获取硬X射线/软伽马射线能量区伽马射线爆发和其他爆发的能谱和时变观测数据，研究宇宙深处大质量恒星死亡和中子星合并引起的黑洞形成过程；四是探索利用X射线脉冲星进行航天器自主导航的技术和原理，并进行在轨实验。与镜子望远镜不同，“护目镜”受其面积和视野的限制。在天空测量过程中，它具有更大的探测面积、更多的信号和更高的效率。

6月16日，发射后约24小时，“贵研”成功传回第一批超过2gb的数据。经过验证，数据质量良好。

与欧美发达国家相比，中国在科学上无疑仍处于起步阶段，但仍有赶超的机会，“鬼眼”有望在X射线天文学领域为中国抢占一席之地。正如一位美国同事所称赞的那样，中国的硬X射线调制望远镜卫星将是未来时期研究黑洞动力学的一个独特的“利器”，也是X射线天文学史上的一个里程碑。

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x射线天文学

X射线天文学是天文学的一个分支，它以天体的X射线辐射为主要研究手段。天体的x射线受到地球大气的严重阻碍，主要由卫星探测。早期的x光探测集中在对太阳的研究上。自1962年6月18日麻省理工学院的研究小组首次发现天蝎座的强大X射线源以来，非太阳X射线天文学进入了一个新的发展阶段。自20世纪70年代以来，专门用于x光研究的天文卫星已经发射，并且观测到许多以前未知的宇宙x光源，导致x光源的数量急剧增加。

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x射线望远镜

x光望远镜是一种仪器，设计用于探测地球大气层外来源发射的x光，并将x光区分成图像。由于大气吸收，x射线望远镜必须由气球、火箭或空.带到0/的高度由于天体的X射线源又远又弱，这些探测器通常具有较大的收集面积和较高的效率，从而可以探测到宇宙射线引起的背景中的X射线。

人类的第一颗x光天文卫星被称为“乌呼鲁”，它是在美国科学家贾科尼的领导下于1970年在肯尼亚发射的。在大约三年的运作中，共发现350个X射线源，包括X射线双星、超新星遗迹、星系团、塞佛特星系等。贾科尼因其对x光天文学的开创性贡献获得了2002年诺贝尔物理学奖。“乌呼鲁”之后，发射了一系列携带X射线的望远镜卫星，包括欧洲的xmm- Newton卫星、美国的罗西X射线时变探测器、日本的钱德拉X射线天文台、朱雀卫星等。