我国首颗硬X射线调制望远镜卫星成功发射

昨天中午11点，我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭，成功发射硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”。作为我国首颗硬X射线卫星，它采用了基于我国学者原创的探测方法——直接解调成像方法，解决了低成本探测器成像问题，通过扫描观测可以完成宽波段、高灵敏度、高分辨率的空间X射线成像，具有复杂的热控保障、对地测控与数传保障以及载荷长期工作下的能源保障能力。

这颗卫星可以实现站在宇宙中看宇宙，通过巡天观测、定点观测和小天区扫描模式，去太空中观测、寻找人类从未真正发现过的黑洞等重要天体。它将如何完成这一任务？和国际上同类型的其他卫星相比，它又有哪些优势？

生活中，X射线能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等，这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见荧光，在医学成像或摄影时常常会见到它们的身影。不过，这些大多只是低能的X射线，随着穿透力的提升还有中能和高能X射线，相应的专业名词就是极软X射线、软X射线和硬X射线。这次发射的就是硬X射线调制望远镜卫星（HXMT卫星平台）。

航天科技集团五院硬X射线调制望远镜卫星系统副总师倪润立介绍，这个外观是立方体的卫星上，装载了高能、中能、低能三种X射线望远镜和空间环境监测器四个总重达981公斤的主载荷：“这颗卫星轨道是550公里的高度，倾角是43度的近圆形轨道。卫星的重量是2496公斤，设计在轨寿命是四年。”

为什么叫“望远镜卫星”？通俗点说，它的作用就像站在宇宙中看宇宙，因为它的4个主载荷观察的范围基本覆盖整个X射线谱段。通过巡天观测模式，它能实现对全天球的扫描覆盖观测，通过小天区扫描模式，它能实现对X射线密集的局部天区的深度成像观测。而定点观测模式，主要是对X射线双星等特定目标源进行长时间固定的方向的观测。此外，它还能对伽玛射线暴进行全天观测，这样它就成了国际上目前面积最大的伽马射线暴探测器。

国防科工局系统工程司副司长赵坚说，也正因此它还有一个名字叫“慧眼”——慧眼识宇宙，“通过发射卫星，在太空中在对宇宙进行观测，这样就对研究暗物质、黑洞、中子星、超新星的爆发等天文现象有它独特的优势。”

过去，卫星大多是站在宇宙中看地球，现在把“望远镜”从地面上搬到天上有什么好处吗？航天科技集团五院硬X射线调制望远镜卫星工程总师马世俊解释说：“首先在地面上观测，你要受大气各方面空气环境的影响，到天上以后就没有大气了。另外，到了空间直接对深空进行观测，显然这些干扰肯定少了，没有了，这样就有利对深空进行观测。”

在宇宙中看地球，目标明确，而在宇宙中看宇宙，看的还是有待发现的科学现象，是靠收集宇宙现象、分析数据才能找到目标，对“慧眼”来说，无疑是个挑战。倪润立说，因为是采用惯性空间定向的姿态控制方式，对卫星的服务保障能力提出了较高要求，“卫星要指向空间中任意一个目标作为一个姿态控制的主要方式。卫星在轨没有固定的一个对地的面，因此对卫星的服务系统提出了较高的保障能力的要求。此外还为了保证大温差载荷，它是安装在一个结构面上，对整星的热控能力也提出较高的要求。”

“慧眼”这次任务中，最受关注的莫过于对黑洞的观测，因为黑洞或许正是人类进入另一个“世界”的入口。根据爱因斯坦相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将聚集成一点，这里就可能成为黑洞，它的密度无限大、体积无限小，热量无限大，能够吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。黑洞其实是一个致密天体，“致密”的密度究竟有多高？

中科院高能所硬X射线调制望远镜载荷分系统专家宋黎明以位于“黑洞”和白矮星中间的“中子星”举例：“中子星整体的质量大概是三个太阳，它的半径只有10公里，这是极端致密的物质状态。由于质量集中在非常小的一个范围内，引起了空间上的改变，所以它的引力效应在这上面非常显著。”

中子星引力大，黑洞引力更大。如果黑洞什么都不放过，连光都不行，那么又该如何观测呢？宋黎明这样回答：“我们看到的不是黑洞的世界，黑洞里面的世界我们是看不到的，因为黑洞引力场非常强，它会把空间的物质给吸进去，就是所有物质被‘黑洞’的引力俘获后不可能直接掉入黑洞，有一些会有角度，会打到边上再被吸进去，就是绕转以后再落到黑洞里面去，这个过程里会形成信息盘等一些结构，这个结构会辐射X射线，我们看的就是这个信息盘上和它里边的活动，X射线的辐射来去推测黑洞的性质，包括自旋等。”

从2011年立项到现在，“慧眼”的研制工作不断完善，整个工程由卫星、火箭、发射场、测控和科学应用五大系统组成，又是一个从内到外响当当的中国货。航天科技集团五院硬X射线调制望远镜卫星工程总师马世俊介绍：“地面应用系统主要是把卫星在天上获取的信息接收下来，由地面上的三个台站（新疆喀什、海南三亚、北京密云）把这些数据接收下来后由空间中心做初步处理，由高能所把这些数据进行分析、比对。”

目前，国际上包括美国和欧洲在内，在轨运行的X射线天文卫星有7颗。它们的本领非常高，有些也带有聚焦望远镜，但恰恰由于它们的灵敏度过高，导致对非常亮的源反而看不了，而“慧眼”则因为有高能、中能和低能三种X射线望远镜，所以能在数据的获得中遥遥领先。宋黎明说：“我们的观测模式是用大面积的探测器来观测，不是聚焦型的，就像有个太阳似的，你用很大的望远镜一照下面就烧了，我不用一个很小点，不汇聚这个光，我就用那么大的探测器直接进行观测，所以每一点它的能量没有汇聚，这样堆积效应很小，所以这时候它观测的数据质量比较高。”来源：央广网