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中华“慧眼”观测能力有多强?

日期:2022年06月06日

       在浩瀚的天空中, 在轨道飞船的中国方阵中, 除了天舟一号货运飞船和天宫二号空间实验室外,

还有一颗新的卫星——硬X射线调制望远镜(HXT), 它是最近推出。 HXMT)。与其他航天器相比, 这颗重约2.5吨、离地550公里的卫星看似不起眼, 却引起了国际媒体的高度关注。英国《金融时报》称, 卫星的发射是中国发展可与美俄匹敌的太空计划征程中的重要一步。硬X射线调制望远镜卫星的任务是什么?它配备了哪些先进的科学有效载荷?与同类卫星相比, 它有哪些突出特点?它将如何促进人类对空间的理解?人们迫切需要了解这些问题的答案。绘制高精度硬X射线天图硬X射线调制望远镜卫星号称中国的灵眼, 但在很多人看来, 它似乎不是很接地气。千里之外的人的冰冷感觉。难怪现代天文技术本身离人们的生活还挺远的, 而且这个词是从英文直译过来的, 所以要接近人真的不容易。要去除冰冷的感觉, 首先要熟悉两个概念:硬X射线和调制。硬 X 射线是 X 射线的一种。我们熟悉 X 射线。我们在医院拍过 X 光片, 并在各种安全检查中接触过它们。按波长分为两类:波长较短(能量较高)的称为硬X射线, 波长较短的称为硬X射线。长的称为软 X 射线。
       可以看出, 这里的soft和hard仅用于分类表达。一些天体或天象如脉冲星、伽马射线暴、超新星遗迹、黑洞等会发射X射线,

主要是硬X射线。与软X射线相比, 这种射线可以通过宇宙尘埃等遮挡。另一方面, X 射线在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太空轨道上的X射线, 尤其是硬X射线, 已成为世界各国科学家的目标。调制是指中国科学家创新的将调制后的信号还原成图像的技术。
       望远镜使用硬X射线来观察太空中的天体, 必须完成成像, 这是一个核心技术难点。 1990年代初, 中国科学院高能物理研究所李体北院士和同事吴梅经过努力, 探索出一种直接解调方法, 实现高灵敏度、高分辨率成像, 优于国际通用的编码孔径成像技术。更成熟更便宜。之后, 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射线调制望远镜的概念, 通过对硬X射线源的成像观测, 绘制出高精度的硬X射线天空图。经过几代科学家24年的磨练, 对于很多不了解背景的人来说, “洞见”似乎是一夜之间诞生的, 将中国一步步带入了X射线天文学时代。对于李体北来说, 这是一个漫长而焦灼的过程。 1993年, 他提出了基于直接解调法的硬X射线调制望远镜方法。可以想象, 之后他会积极四处奔走, 通过各种方式争取支持。尽管屡屡遭遇挫折, 但李体北和他的团队并没有气馁, 根据国际上该领域的最新动态, 不断完善相关方案。 2011年, 硬X射线空间望远镜终于正式成立, 与暗物质卫星一起被列入“十二五”空间战略先导工程。虽然李体北和吴梅两位老一辈科学家已经成功解决了成像难题, 奠定了相关技术基础, 但在望远镜研制和项目实施过程中, 仍面临一系列技术障碍。慧眼卫星工程总工程师、航天科技集团五院研究员马士军表示, 在卫星热控设计方面, 为保证有效载荷的探测精度, 高能、中能、和低能探测器必须安装在同一个支撑结构上, 但它们对温度的要求却大不相同。一些敏感的仪器设备必须在负60℃至负80℃的低温下才能正常工作。 R的成员坚持不懈的努力终于得到了回报。经过29轮试制, 完成了30多个样品, 终于有办法出来了。背着众多法宝, 不眠不休地巡天。从智慧眼的实际载荷和探测能力来看, 被称为硬X射线调制望远镜有些不切实际, 因为它可以携带数种法宝, 不仅是高能硬X射线和中能低能。
       能量软X射线可用于观察和成像, 还可以监测空间环境。尤其值得一提的是, 智慧眼计划首席科学家张双南对原本用于屏蔽干扰粒子的探测器进行了创造性改造, 使其成为目前世界上最大、灵敏度最高的伽马暴探测器, 大大扩大了探测范围范围和能力。据智慧眼项目主任潘腾介绍, 卫星进入太空后, 望远镜将进入不间断、连续的巡天模式, 这意味着它将每天24小时、每一秒、每一天工作。它的预期寿命为 4 年。 , 紧紧盯着空间。具体来说, Smart Eye将在四个方面开展太空探索活动:一是巡视银河平面(天球上沿银河系画的大圆圈为银河平面, 银河平面所在的主平面为银河平面)进行天空调查和观测。 , 发现新的高能变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学变化和能谱特性, 加深对致密天体和黑洞强引力场中的动力学和高能的认识。了解辐射过程;三是获得硬X射线/软伽马能区伽马暴等暴发现象的能谱和时变图四是探索X射线脉冲星自主航天器导航技术和原理, 开展在轨实验。与镜面望远镜不同, 智能眼睛受到其面积和视野的限制。在巡天过程中, 探测区域更大, 探测到的信号更多, 效率更高。 6月16日, 上线约24小时后, Smart Eye成功发回了首批超过2GB的数据。数据经过验证, 质量良好。与欧美发达国家相比, 中国在空间科学方面无疑仍处于起步阶段, 但仍有赶超的机会, 而慧眼有望在X射线天文学领域为中国抢占一席之地.正如美国同行高度评价的那样, 中国硬X射线调制望远镜卫星将是未来一个时期研究黑洞动力学过程的独特武器, 也是X射线天文学发展史上的里程碑。 Link-X射线天文学 X射线天文学是天文学的一个分支, 主要研究天体的X射线辐射。天体的X射线受到地球大气层的严重阻碍, 主要由卫星探测到。早期的 X 射线探测工作集中在对太阳的研究上。自 1962 年 6 月 18 日, 麻省理工学院的一个研究小组首次从天蝎座方向发现了一个强大的 X 射线源, 非太阳 X 射线天文学进入了一个新的发展阶段。自 1970 年代以来, 专门研究 X 射线的天文卫星已经发射,

许多以前未知的宇宙已经被观测到。宇宙X射线源, 使X射线源的数量猛增。链接两台 X 射线望远镜 X 射线望远镜是一种仪器, 旨在检测地球大气层外的源发射的 X 射线, 并将 X 射线解析为图像。由于大气吸收, X 射线望远镜必须由气球、火箭或太空飞行器带到高空。由于天体X射线源较远且较弱, 这些探测器通常需要较大的采集面积和较高的效率才能检测到由宇宙射线引起的背景中的X射线。在美国科学家贾科尼的领导下, 第一颗名为 Uhuru 的人类 X 射线天文卫星于 1970 年在肯尼亚发射。
       在大约 3 年的运行中,

确定了 350 个 X 射线源, 包括 X 射线源。
       射线双星、超新星遗迹、星系团、赛弗特星系等。贾科尼因对 X 射线天文学的开创性贡献而获得 2002 年诺贝尔物理学奖。 Uhuru之后又发射了一系列X射线望远镜卫星, 包括欧洲的XMM-Newton卫星、美国的Rossi X射线时变探测器、钱德拉X射线天文台、日本的朱雀卫星等。

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