我国首颗X射线空间天文卫星成功发射 中国跻身“太空观察员俱乐部” “慧眼”识“天”
2017年6月15日11时00分，我国在酒泉卫星发射中心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”。这次发射还搭载了国内外3颗小卫星，是长征系列运载火箭的248次飞行。它被命名为“慧眼”，寓意中国在太空“独具慧眼”，能穿过星际物质的遮挡“看”宇宙中的X射线，也为纪念推动中国高能天体物理发展的已故科学家何泽慧。
我国首个空间天文望远镜
“慧眼”（HXMT）是我国首颗大型X射线空间天文卫星，设计寿命4年，呈立方体构型，总质量约为2500kg，承载高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测仪，通过巡天观测、定点观测和小天区扫描3种工作模式，能够实现宽波段、高灵敏度、高分辨率的X射线空间观测。卫星正常运行后，将使我国在X射线空间观测方面具有国际先进的暗弱变源巡天能力、独特的多波段快速光观测能力等，推动我国高能天体物理研究进入世界先进行列。
正因为“慧眼”覆盖的能段范围很广、工作模式多样，所以“慧眼”卫星首席科学家张双南将它称为我国真正意义上第一个空间天文望远镜、第一个空间天文台，“人类知道的第一个黑洞，就是通过X射线天文望远镜发现的。目前约有7台能够开展X射线观测的空间设备在运行，包括美国航天局的核分光望远镜阵、欧洲空间局的XMM牛顿望远镜等。
卫星数传分系统“西安造”
硬X射线调制望远镜卫星工程是由国防科工局和中国科学院联合组织实施的空间科学项目，卫星数传分系统由航天科技集团五院西安分院研制。
因为“慧眼”是我国第一个在太空运行的轨道望远镜，因而有科研人员称之为“中国哈勃”。但据五院西安分院主管遥感数传类卫星研制的杨毅副院长介绍，“慧眼”是世界上灵敏度和分辨率最高的硬X射线望远镜卫星，有望发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体。
据了解，“慧眼”发射入轨后，将对银道面进行巡天观测，发现新的高能变源和已知高能天体的新活动；通过观测和分析黑洞、中子星等高能天体的光变和能谱性质，加深对致密天体和黑洞强引力场中动力学和高能辐射过程的认识；在硬X射线/软伽玛射线能区获得伽马射线暴及其它爆发现象的能谱和时变观测数据，研究宇宙深处大质量恒星死亡以及中子星并合等导致的黑洞的形成过程；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开展在轨实验。华商报记者 马虎振
“慧眼”四问
15日上午，“慧眼”成功发射，长达4年的“太空直播”将进一步揭开太空的神秘面纱。
1.“慧眼”为啥上太空？
X射线穿越大气层会严重衰减
硬X射线调制望远镜卫星的成功发射填补了我国轨道观测的空白，使中国跻身于“太空观察员俱乐部”，中国的科技人员将借助这颗望远镜卫星对宇宙中的各类硬X射线进行近距离观察。
在宇宙中，脉冲星、伽马射线暴、超新星遗迹、黑洞等都会射出X射线，如果可以接收到这些射线加以分析，就能勾画出这些天体的轮廓，对人类探索太空具有重要意义。航天科技集团五院西安分院硬X射线调制望远镜卫星数传分系统技术负责人许兴介绍，之所以要将硬X射线望远镜卫星发射到几百公里之外的轨道，是因为地基观测仍然存在很多不足，比如X射线穿越地球大气层时会出现严重衰减，地面观测的准确性、全面性就大打折扣。
2.啥叫硬X射线？
波长0.01-0.1纳米X射线
据航天五院西安分院主管遥感数传类卫星研制的杨毅副院长介绍，并不是所有的空间望远镜都能够实现对X射线的观测，比如“哈勃”，只能够观测太空中的可见光波段，可见光波长范围在390-780纳米，而X射线的波长比可见光波长小得多，必须用专门的X射线望远镜才能观测。
据介绍，X射线波段范围是0.001-10纳米，很多的天体活动就是以发射X射线为表征，如果对它有足够的认识，人们将得以一窥黑洞等天体运动的神秘。人类派出的这些先遣卫星只能看到波长在0.1-10纳米的X射线（被称为软X射线），对于能量较高，波长在0.01-0.1纳米之间的X射线（被称为硬X射线）只能“视而不见”。我国自主研制的第一个天文卫星则是“前排VIP观众”，是世界上灵敏度和分辨率最高的硬X射线望远镜卫星，有望发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体。
3.“太空直播”如何实现？
卫星4年间将一刻都不休息
中国第一次把天文望远镜搬上太空轨道，除了得益于发射技术和测控技术外，更得益于高端的卫星数据传输技术。
为让卫星及时向祖国报告硬X射线望远镜这双明亮的眼睛探索到的太空秘密，五院西安分院科研人员给硬X射线调制望远镜卫星配了一名专属的“太空信使”——数传分系统，它的主要功能是将硬X射线望远镜搜集到的数据，实时传输到数据记录系统或通过无线方式传输到地面接收站。
我国硬X射线调制望远镜卫星将在轨服役4年。这4年里，望远镜卫星将一刻无休地进行观测，这首先就要求数传分系统这个太空信使“身体倍儿棒”。该卫星数传分系统技术负责人许兴介绍，为确保这个太空信使忠诚记录、长时间连续工作，五院西安分院科研人员像保健医生一样，通过抗辐照加固、三模冗余、定时刷新等手段提高产品“器官”自身抵抗力及自愈能力，确保这些“器官”抵御各种风险开展正常工作。
4.“太空直播”最怕啥？
“太空致病细菌”单粒子翻转
太空中的强辐射会对卫星的敏感器件等产品的寿命造成影响，为了让卫星达到设计寿命，研制人员在卫星容易受辐射影响的部位加厚防辐射包裹，类似孕期的准妈妈常穿着防辐射服保护腹中的宝宝一样。
太空环境中这一层威胁还较容易得到化解，免于单粒子翻转对卫星芯片等产品的影响则要复杂和艰难得多。单粒子翻转是指宇宙中单个高能粒子射入半导体器件灵敏区，使器件逻辑状态翻转的现象。许兴介绍，卫星上的一台台产品就好比人体的一个个器官，太空辐射、粒子就像数不胜数的致病细菌，这些细菌时刻企图侵蚀到“器官”内部，严重威胁着“器官”的健康。对一般卫星而言，将受到影响的卫星设备进行关机重启来纠正错误是一种被动的选择。但对需要数传分系统4年不间断工作的硬X射线调制望远镜卫星来说，关机重启意味着数据中断，太空信使的任务目标就无法实现。因此，航天五院西安分院的设计师们利用三模冗余、定时刷新等方法增强了卫星数传分系统的抗单粒子翻转能力。华商报记者 马虎振 通讯员 张昊 王同心
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