6月15日，中國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。這是現(xiàn)場圖片。（王強攝）

 

新華社酒泉6月15日電（記者屈婷 全曉書 喻菲）中國首枚X射線天文衛(wèi)星“慧眼”已被穩(wěn)穩(wěn)地放置在距地球550公里的近地圓軌道上，對著銀河系高能天體展開快速的“巡天”掃描。人們不禁好奇，它和著名的錢德拉X射線天文臺、美國NuSTAR衛(wèi)星有何區(qū)別？

人類第一個X射線天文衛(wèi)星叫“烏呼魯”，是美國科學家1970年在肯尼亞發(fā)射升空的。“烏呼魯”在當?shù)厮雇呶骼镎Z中意為“自由”，它也確實打破了人類認識宇宙的一道枷鎖。從那時起，人們開始用X射線“巡天”，觀察宇宙天體的高能過程。

47年過去了，剛剛升空的中國“慧眼”是不是來遲了？畢竟太空中，不少X射線探測器來來回回，硬X射線調制望遠鏡（HXMT）有什么技術優(yōu)勢？

 

6月15日，中國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。記者 全曉書 攝影

 

優(yōu)點一：能區(qū)寬全覆蓋

 

能區(qū)寬是什么意思？理解為“管得寬”就好啦！雖然HXMT的中文全稱叫硬X射線調制望遠鏡，但那是因為2011年立項時是這么寫的。實際上，這顆衛(wèi)星從1993年就有雛形了。

從1993年到2011年，整整18年過去了。其他國家的X射線探測技術也沒閑著啊，搶先發(fā)現(xiàn)了不少HXMT原定的科學目標。眼看科學機遇的“大門”越關越窄，中國高能物理學家們不斷給它加上了新的神器：在高能X射線望遠鏡之外，又增加了低能、中能X射線探測器。

這樣，同時具有高、中、低能望遠鏡，HXMT實際上是一個太空天文臺。它首次實現(xiàn)了1—250keV的能區(qū)全覆蓋，能譜范圍達250倍，而一般光學望遠鏡的能譜范圍不到2倍。這樣它就可以在很寬的X射線波段內做精細研究，完成以前需要多顆衛(wèi)星同時觀測的任務。

 

　　這是HXMT衛(wèi)星有效載荷示意圖。（來源：中科院高能所）

 

優(yōu)點二：面積大信號多

 

鏡面望遠鏡由于受到制造工藝的限制,一般面積比較小。而HXMT的探測面積很大,探測到的信號就會更多。信號越多,就越有可能發(fā)現(xiàn)其他望遠鏡看不到的現(xiàn)象。

“對于同樣能被觀測到的源,你探測到的光子數(shù)少,而我探測到的光子數(shù)多,我就會比你發(fā)現(xiàn)更多的特性?！眳⑴cHXMT項目的青年科學家熊少林這樣概括大面積的優(yōu)勢。

 

優(yōu)點三：視場大巡天快

 

HXMT還具有視場很大的優(yōu)勢,可以在兩天左右時間內完成銀道面的掃描。而鏡面望遠鏡由于視場很小,掃描一片天區(qū)需要花費很長的時間,所以一般只做定點觀測。

“我們知道,天空中有很多暫現(xiàn)源，毫無征兆地就爆發(fā)了，又會毫無征兆地消失。掃描觀測可以進行有效監(jiān)測，比較容易發(fā)現(xiàn)這些暫現(xiàn)源?！毙苌倭终f,“對于一個已知源，當然也有可能取得新發(fā)現(xiàn)。但對于一個新的源，新發(fā)現(xiàn)的概率更大，甚至是全新的、聞所未聞的現(xiàn)象。

 

優(yōu)點四：看多亮的源也不會晃瞎眼

 

在觀測X射線低能段時，往往會遇到光子堆積的問題。這是因為X射線有一個特性：能量越低，光子數(shù)量越多。這樣，探測器就無法把這多個光子區(qū)分開，也就測不清楚了。

HXMT的一大優(yōu)勢就是,其低能望遠鏡在觀測強源時，沒有光子堆積效應。而聚焦型望遠鏡不適合觀測強源，因為它會把所有X射線的光子都聚到一點上,曝光量過大。所以一看太亮的源，它“眼前“就白茫茫一片。

 

優(yōu)點五：“死時間”短效率更高

 

在探測X射線高能段時，常常會遇到另外一個問題：“死時間”。它的意思是：當高能探測器正忙于處理前一個入射光子時,恰好又有一個光子打到探測器上。但探測器對第二個光子無暇響應,就好像死了一樣。探測器對光子不做響應的這段時間,就是“死時間”。

“我們專門為此進行了特殊設計,來縮短‘死時間’。因此我們的高能探測器得到的信號也更多更準確。這對于幫助我們最終搞清楚X射線天體的輻射機制是非常有幫助的?！盚XMT高能望遠鏡主任設計師劉聰展說。

 

高能準直器主管設計師清華大學金永杰教授團隊。（來源中科院高能所）

 

優(yōu)點六：“變廢為寶”觀測伽馬暴

 

HXMT首席科學家張雙南創(chuàng)造性地為這顆衛(wèi)星開發(fā)了一個新功能——觀測伽馬暴。這實際上使用的是高能望遠鏡主探測器中原本用于屏蔽本底X射線光子的碘化銫晶體。根據(jù)張雙南的建議，團隊的科學家們發(fā)現(xiàn)只要對探測器工作高壓做適當調整,就完全可以用其來研究伽馬暴。

正是由于這種“變廢為寶”的創(chuàng)新設想,HXMT在觀測伽馬暴時都不需要正對著目標源,而且觀測能譜隨時間的變化非常好。“我們用高能探測器來觀測伽馬暴,它的面積是目前世界上最大的,靈敏度也是最好的。這樣,我們就可以看到比較弱的伽馬暴?！毙苌倭终f。

如今，HXMT將和多顆先進的空間X射線天文衛(wèi)星同“天”觀測?！昂髞碚摺蹦芫由蠁?？這點不用擔心。宇宙對于人類來說依然深不可測，觀測手段每前進一步，都有機會進一步拓展我們認知的版圖。擁有七大技術優(yōu)勢的HXMT可謂“好飯不怕晚”。

面對這些怪異天體的“大象”，德國圖賓根大學天文與天體物理研究所科學家安德烈·圣安杰洛說，有了HXMT，科學家將不再是盲人摸象，而是能從頭到尾摸到它的全身。（據(jù)新華社客戶端）

 

 

科普：好飯不怕晚？“慧眼”六大優(yōu)點逐個數(shù)

圖文簡介

6月15日，中國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。6月15日，中國首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空。HXMT的一大優(yōu)勢就是,其低能望遠鏡在觀測強源時，沒有光子堆積效應。