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卫星“慧眼”开工 一探黑洞究竟
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2018-01-31 00:26 来源:侨报 编辑:胡雨桐

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30日,国防科工局、国家航天局等在北京举行“慧眼”卫星在轨投入使用仪式。图为慧眼卫星示意图。(图片来源:国家航天局)

【侨报综合讯】中国国防科工局、国家航天局透露,30日,中国首颗X射线天文卫星“慧眼”正式交付投入使用。该星的投入使用使中国高能天文研究进入空间观测的新阶段,对提高中国在空间科学领域的国际地位和影响力具有重要意义。

未来,基于“慧眼”卫星的“发现极端宇宙”三步走计划,有望帮助发现宇宙大爆炸起源机制。

发布40个伽马暴 过半为全球首发

“慧眼”优异成绩单背后有绝活

中国国家国防科工局、国家航天局30日宣布,中国首颗X射线天文卫星“慧眼”经过7个多月的试运行,圆满完成各项测试,正式投入使用。

北京《新京报》报道,2017年10月16日,全球多个机构共同发布双中子星并合产生引力波(GW170817)联合观测成果。在该历史性事件的全球联测中,“慧眼”卫星成功探测了引力波所在天区,确定了伽马射线的流量上限,成为重要贡献方之一。

截至目前,“慧眼”卫星已经确认发现40个伽马射线暴,超过20个是全球首先发布,3个是单独发布,发现率大于100个/年,是国际上发现率最高的设备之一。

“慧眼”卫星工程是研究黑洞、中子星等致密天体前沿问题的重大空间科学项目。“慧眼”卫星于去年6月15日成功发射,迄今已经开展多个天区的扫描成像观测、特定天体的定点观测及伽马射线暴监测等测试,取得了银道面扫描监测、黑洞及中子星双星观测、伽马射线暴、引力波电磁对应体探测、太阳耀发、特殊空间环境事件等方面的初步科学成果。

此外“慧眼”还利用伽马射线暴进行了脉冲星导航试验。中国曾利用“天宫二号”进行过首次脉冲星导航试验,而“慧眼”试验各方面性能全面超过了那次试验。

香港凤凰网报道,在7个多月的在轨测试阶段,“慧眼”运行稳定,大部分指标超出预期,尤其在轰动全球的双中子星并合产生引力波及电磁对应体事件中,作出了重要贡献。这份优异的成绩单背后,离不开“慧眼”身上的几手“绝活”。

“慧眼”是一颗对全天球观测的卫星,寿命期内将观测多种空间目标,要提高其观测能力,首先要提高各种观测模式下的控制精度。为此,中国航天科技集团五院团队围绕巡天、定点和小天区扫描三种模式,对卫星的姿态控制方式和指向精度进行设计攻关,最终确保“慧眼”的实际指向精度比指标要求提高了近十倍,以保证它能最大发挥其观测能力。

为了对宇宙天体高能事件实现全天时、大范围观测,“慧眼”集全天球扫描、目标定点凝视、小天区深度扫描、γ暴探测等多种探测模式于一身。为了提高效率,这些模式还能穿插使用、随时切换。

通常卫星升空后,都是按照地面站发出的指令,完成既定任务。而五院团队为“慧眼”赋予了多种自主管理、自主保护功能。“慧眼”没有固定对地面,飞天后每个面都可能对着地面。设计师们针对这一特点,通过采用两副天线、两两组阵的方式,解决了全空间测控难题,实现了数传天线在轨自主选择。这使卫星能自主选择、自动切换,随时与“家里”保持联系。

卫星要取得良好的在轨表现,除了卓越的技能,也离不开过硬的身板。“慧眼”在全世界同类卫星中工作模式最多,因而采用了五院最成熟可靠的卫星平台,不仅在承载能力、载荷安装方式、稳定性等方面适应能力强,平台的设计、姿态控制、温度控制等方面也具备世界一流水平。

“慧眼”开工迈出“发现极端宇宙”计划的第一步

持续探索黑洞 研究大爆炸起源机制

“慧眼”卫星工程由国防科工局、财政部批复立项研制,国家民用航天科研经费和中国科学院空间科学战略性先导专项共同支持。国家航天局还会同中科院共同发起成立了“慧眼”卫星国际科学委员会,推动国际合作,扩大“慧眼”卫星及空间高能物理研究领域的“慧眼”卫星是中科院更庞大的“发现极端宇宙”计划的一部分。据介绍,“发现极端宇宙”计划分探索、详测、深巡三步进行,“慧眼”卫星是其中的第一步。

北京《新京报》报道,详测阶段将由“增强型X射线时变和偏振天文台(eXTP)”卫星完成,该星由中国领导研制,已有十几个国家、100多个机构计划参与,预计2025年发射。

深巡阶段,中国将在2030年和2035年分别发射“热宇宙重子探巡天文台(HUBS)”和“宇宙微波背景偏振天文台(SCPT)”,这两颗卫星也将联合欧美日等多方开展探测。

30日,“慧眼”卫星首席科学家张双南表示,“慧眼”卫星将进一步探寻银河系黑洞、中子星的起源和演化。

据悉,目前“慧眼”已经发布了40个伽马暴。张双南解释,伽马暴是黑洞和中子星实现过程中,甚至两个黑洞、两个中子星撞在一起时产生的现象。通过伽马暴的观测,我们想理解这些过程是怎么发生的。

那么,什么是极端宇宙呢?张双南解释:“地球上的科研实验受到地球环境很大制约,比如不能改变引力条件、磁场有限度、不能产生较高的物质密度等。但在宇宙中有很多这样的环境,我们叫作极端环境。我们可以利用宇宙空间作为实验室进行科研。‘宇宙大爆炸’时的条件是地球上不能模拟的,所以在极端宇宙能研究地球上不能研究的现象。”

最终,“发现极端宇宙”计划能够研究宇宙演化吗?张双南称:“在详测阶段,还是对黑洞和中子星继续进行深入了解,对基础科学理论做进一步验证。到了深巡阶段,就是对宇宙大尺度的研究,不仅研究中子星和黑洞,还可以研究‘大爆炸’起源机制。”

此外,张双南透露:“‘慧眼’正式开始运行,将进行多年的观测。除了引力波,对银河系内中子星和黑洞活动、伽马暴的观测,都是可以预计的成果。”

(编辑:胡雨桐)

编辑:胡雨桐
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