新華社甘肅酒泉６月１５日電題：中國睜開“慧眼”洞見驚心動魄的宇宙

新華社記者

６月１５日，中國首顆Ｘ射線天文衛(wèi)星“慧眼”從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，它將揭示宇宙中驚心動魄的圖景：黑洞吞噬被撕裂的星星、脈沖星瘋狂旋轉、宇宙深處猛烈的爆炸……

據(jù)國防科工局消息，這顆衛(wèi)星全稱為硬Ｘ射線調制望遠鏡，由長征四號乙運載火箭送入５５０公里近地圓軌道。它將巡視銀河系中的Ｘ射線源，詳細研究黑洞和脈沖星，并監(jiān)測伽馬射線暴，探索利用脈沖星為航天器導航。

它被命名為“慧眼”，寓意中國在太空“獨具慧眼”，能穿過星際物質的遮擋“看”宇宙中的Ｘ射線，也為紀念推動中國高能天體物理發(fā)展的已故科學家何澤慧。

科學家希望通過“慧眼”解開黑洞演化、中子星強磁場等劇烈天文過程中的種種謎團，研究極端引力條件下的廣義相對論和極端密度條件下的中子星物態(tài)，以及極端磁場條件下的物理規(guī)律等基礎科學問題，這些是現(xiàn)代物理學有可能獲得突破的重要方向。

空間科學之重器

“慧眼”重約２．５噸，載荷重量９８１公斤，其上同時安裝了高、中、低能三組Ｘ射線望遠鏡，實際上是一座小型空間天文臺。

據(jù)中科院高能物理研究所研究員、衛(wèi)星有效載荷總設計師盧方軍介紹，這顆衛(wèi)星首次實現(xiàn)了１－２５０ｋｅＶ的能區(qū)全覆蓋，有利于從不同能段來觀測和研究Ｘ射線天體的輻射機制。

“慧眼”的探測面積很大，尤其是高能望遠鏡的探測面積超過了５０００平方厘米，是國際上同能區(qū)探測器中面積最大的。“面積越大，探測到的信號就會越多，就越有可能發(fā)現(xiàn)其他望遠鏡看不到的現(xiàn)象。”參與衛(wèi)星研制的科學家熊少林說。

“慧眼”的視場也很大，約兩天即可完成對銀道面的掃描，有利于監(jiān)測暫現(xiàn)源。“對于一個已知源，當然也有可能取得新發(fā)現(xiàn)，但對于一個新的源，新發(fā)現(xiàn)的概率當然會更大。”熊少林說。

“慧眼”是建立在中國科學家李惕碚和吳枚提出的直接解調成像方法之上的準直型望遠鏡，因此它還具有觀測亮源的優(yōu)勢。

據(jù)低能望遠鏡主任設計師陳勇介紹，Ｘ射線能量越低，光子數(shù)量就越多。“在觀測低能段亮源時，聚焦型望遠鏡會把所有Ｘ射線光子都聚到一點上，導致曝光過度，只能看到白茫茫一片；而我們的望遠鏡可以把光子分散開，看多亮的源，都不會晃瞎眼。”

特別值得一提的是，在“慧眼”首席科學家張雙南的建議下，在不增加和更改軟硬件的前提下，只要對探測器工作高壓做適當調整，高能望遠鏡主探測器中原本用于屏蔽本底Ｘ射線光子的碘化銫晶體就可用來觀測伽馬射線暴了。這一創(chuàng)新設想將“慧眼”的觀測能區(qū)進一步推高到３ＭｅＶ。

來自中國航天科技集團公司五院的衛(wèi)星副總設計師倪潤立說，根據(jù)這顆衛(wèi)星的科學目標，研制人員為它制定了巡天觀測、小天區(qū)觀測和定點觀測等多種工作模式。

研制人員還為中、低能探測器設計了一把“遮陽傘”?！案吣芴綔y器的溫度要在１８攝氏度左右，而中、低能探測器的溫度卻可能低至－８０攝氏度或－４０攝氏度。這就好比一個人穿同一件衣服，卻要在南極和赤道都能生存下來?！陉杺恪褪菫榱藢崿F(xiàn)低溫工作環(huán)境?！毙l(wèi)星熱控副主任設計師周宇鵬說。

活捉黑洞、脈沖星

由于“慧眼”有較大的視場，對銀河系巡天是它最重要的使命?！拔覀冾A期會發(fā)現(xiàn)一些新的黑洞和中子星?！睆堧p南說。

他說，盡管其他國家已發(fā)射的同類衛(wèi)星開展過巡天觀測，但絕大多數(shù)Ｘ射線源都是變源，會不定期發(fā)生劇烈的耀發(fā)，不是一兩次巡天就能發(fā)現(xiàn)的，因此“慧眼”將反復開展巡天掃描，及時探測銀河系內天體源的耀發(fā)。

“天上黑洞、中子星那么多，但是現(xiàn)在還沒有一個被徹底搞明白，所以會不斷有衛(wèi)星來觀測它們?！睆堧p南說。

神秘莫測的黑洞還隱藏著很多秘密。“黑洞能產(chǎn)生Ｘ射線等各種輻射，還有可能產(chǎn)生高能宇宙線以及強烈的噴流。它們究竟在干什么？現(xiàn)在人類只有二三十個黑洞的樣本，能發(fā)現(xiàn)更多當然好，對已發(fā)現(xiàn)的黑洞我們也希望研究得更清楚，找到黑洞只是開始?！睆堧p南說。

據(jù)他描述，黑洞有時很“冷靜”，有時很“暴躁”。當它“發(fā)脾氣”時，產(chǎn)生的Ｘ射線流強特別高。國外的衛(wèi)星適合看“安靜”的黑洞，而“慧眼”特別適合看“暴躁”的黑洞和中子星。

“我們還不知道為什么有些黑洞‘發(fā)脾氣’，所以我們希望對銀河系的黑洞和中子星做比較詳細的普查?！睆堧p南說。

此外，“慧眼”還要給宇宙中詭異的中子星（脈沖星）“把把脈”?！拔覀冞€不清楚中子星的內部是什么。它們具有超強的引力場、電磁場和核密度，可謂極端物理的天然實驗室。通過研究中子星的Ｘ射線，我們可以測量其表面的磁場強度，研究高密度、強磁場下物質的性質。”張雙南說。

期待意外發(fā)現(xiàn)

人類已探測到幾次引力波，但科學家急切想找到與引力波相對應的電磁波信號，這也是“慧眼”的一項重要使命。

熊少林說，目前引力波事件的定位精度還很差，如果在其發(fā)生的同時或者相近時間，在其相同位置發(fā)現(xiàn)電磁信號，聯(lián)合分析引力波信號和電磁信號會獲得更多關于爆發(fā)天體的信息。一些科學家懷疑伽馬射線暴很可能是引力波事件的電磁對應體。

張雙南說：“已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的引力波還沒有一個找到電磁對應體。如果只在一個波段觀測，往往信息是不完整的，所以我們非常希望看到引力波產(chǎn)生時也有Ｘ射線、伽馬射線或其他波段的信號，這些熟識的電磁波信號能幫助我們更好地認識引力波。”

他認為，尋找引力波電磁對應體極為重要?！盎垩邸庇校玻埃埃耄澹种粒常停澹帜軈^(qū)面積最大的伽馬暴探測器，是目前國際上最好設備的１０倍，預計一年可觀測到近２００個伽馬暴，在今后引力波電磁對應體的搜尋中有可能取得一錘定音的效果。

“如果能發(fā)現(xiàn)引力波的電磁對應體，這將成為‘慧眼’最精彩的科學成果。”張雙南說。

“我們的望遠鏡會發(fā)現(xiàn)很多我們以前不知道的現(xiàn)象，甚至是全新的天體，我們對此非常期待。但它最終有什么樣的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在誰也不知道，天文研究中最有趣的發(fā)現(xiàn)都是意外的。”張雙南說。

推動中國空間科學發(fā)展

這枚來之不易的太空望遠鏡凝聚了幾代科學家的智慧與心血，將帶動中國天文學研究整體發(fā)展，實現(xiàn)空間科學重大突破。

中科院院士顧逸東認為，中國空間科學與國際先進水平相比還有較大差距，應爭取經(jīng)過１５至２０年的努力，使中國空間科學進入世界先進行列。

歐空局科學理事會科學支持辦公室主任阿溫德·帕馬說，“慧眼”要通過Ｘ射線研究黑洞、中子星等，這些是全世界科學家都感興趣的題目?！盎垩邸鄙蘸螅瑢⒂泻芏鄼C會與歐空局的幾顆衛(wèi)星開展聯(lián)合觀測，這比一顆衛(wèi)星單獨觀測對科學研究更有好處。

“我對中國發(fā)展空間科學印象深刻，近兩年發(fā)射的暗物質粒子探測衛(wèi)星、量子衛(wèi)星以及未來的發(fā)射計劃都顯示出中國有能力并致力于發(fā)展科學。”帕馬說。

意大利航天局資深科學家保羅·焦米說，中國未來的空間科學衛(wèi)星將更為復雜，更具有競爭力，這些衛(wèi)星與地面科學設施必定使中國成為空間科學知識的重要生產(chǎn)者。（新華社記者喻菲、全曉書、屈婷、白國龍）（完）