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科技国家队设计:银河系扫描仪“X”的眼睛

来源:科学网 作者:丁佳 2017-06-15 15:37:09
  6月15日11时00分,硬X射线调制望远镜卫星在酒泉卫星发射基地成功发射升空,中国首颗真正意义上的空间X射线望远镜即将在茫茫太空代替人类观察宇宙。

  作为中国科学技术的“国家队”,中国科学院高能物理研究所承担了卫星科学目标的提出、有效载荷研制以及科学数据处理和分析工作,科学家们给这个望远镜设计的“火眼金睛”也备受关注。

  卫星主有效载荷载荷包括高能X射线望远镜、中能X射线望远镜、低能X射线望远镜和空间环境监测器,共有单机设备111台,重量981公斤。

  “有了这几种探测器,望远镜能够实现1~250keV能区的全覆盖,进而可以对银河系进行高灵敏度、高频次的宽波段X射线巡天监测。”中科院高能所研究员、硬X射线调制望远镜卫星系统载荷分系统专家宋黎明说,“这样我们就有望在国际上首次系统性地获得银河系内高能天体活动的动态图景,发现大量新的天体和天体活动新现象。”

  此外,望远镜具有独特的研究X射线双星多波段X射线快速光变的能力,预期可以在黑洞和中子星双星的研究中获得大面积新成果;在硬X射线和软伽马射线能段监测伽马射线暴,望远镜的接收面积10倍于目前国际上最好的设备,能大幅提高在该能区探测伽马射线暴、搜索引力波暴的电磁波对应体的灵敏度。

  值得一提的是,这个望远镜上的有效载荷均由我国科研人员自主研制完成,在工程研制过程中,攻克了多项关键技术难关,实现了多项X射线探测和电子学技术的国产化。

  例如,卫星的高能X射线望远镜18个复合晶体探测器组成,总探测面积5100平方厘米,晶体的封装由中科院高能所与工业界合作自主完成,其主要技术指标能量分辨率达到了国际最好水平。

  “我们还在高能X射线望远镜正常的工作模式之外,创新性地将本来用于记录本底事例的CsI晶体变成伽马射线暴监视器,从而使这个载荷成为在200keV~3 MeV能区国际上有效面积最大的伽马射线暴探测器。”宋黎明说。

  而在在低能X射线望远镜的研制中,科研人员解决了低噪声读出的问题,系统能量分辨率达到国际最好水平;此外,高能所还研制成功了厚度几百纳米的透软X射线遮光膜,打破了国外的技术封锁。

  作为我国首颗真正意义上的空间X射线望远镜和一个小型空间天文台,卫星将向中国的天文学家全面开放,面向全国征集科学观测提案,并引导我国和国外地面天文设备对高能活动天体开展多波段联合观测,实现天地一体联合观测。同时,该卫星也将协同国际上其他在轨运行的天文卫星,开展对重要天体的联合观测。

  先进的载荷和开放的心态使得这颗卫星成为了名副其实的“抢手货”。宋黎明说:“首次我们共征集到90份核心观测提案,来自中科院6个研究所和10所高校,总观测需求近7年。目前,卫星的第一年观测计划已经编制完成。”

  “和国际发达国家相比,我国的空间科学仍然处于起步阶段。”但宋黎明相信,具有鲜明特色的硬X射线调制望远镜卫星的发射运行,将使我国在空间X射线观测领域占有一席之地。
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