空間天文望遠鏡開創了人類探索宇宙的一個窗口,而為了完成HXMT衛星的研制,科學家們付出了近二十年的努力,克服了經驗、經費、人才不足的種種困難,終于走到了今天。

  HXMT衛星有效載荷副總設計師、中科院高能物理研究所研究員徐玉朋介紹,這個項目是20世紀90年代提出的,經過很多階段,到2011年正式工程立項,研制要求等方面都明確了。

  隨著HXMT衛星正式工程立項,奔走多年的李惕碚院士終于如愿。然而,立項僅僅是個開始。

  HXMT衛星有效載荷總質量師、中科院高能物理研究所研究員張承模說,面臨的最大的問題就是,大家是一個全新的隊伍。

  李惕碚院士心中所想的不僅要把這個衛星做好,更要通過這個衛星為國家培養一支隊伍。當時,王煥玉屬于團隊中的管理層,而盧方軍、徐玉朋、宋黎明、張澍、陳勇、屈進祿等屬于中年一代,劉聰展、曹學蕾等屬于年輕一代。

  中科院高能物理研究所所長助理、研究員,HXMT衛星有效載荷總師盧方軍說,大家都希望能使得中國的空間高能天體物理的研究真的和國家經濟地位相稱,無論從科技創新個人的職業生涯來說,都希望能夠對得起自己,這是一個大家共同的愿望。

  然而,團隊在研制衛星過程中很快遇到了一個難題。立項后的課題進展并不順利,發射時間一拖再拖。而原定的科研目標——尋找被塵埃高度遮擋的超大質量黑洞被其他國家科研團隊實現了,那該怎么辦?

  2016年,美國宣布探測到引力波。張雙南作為首席科學家認為,衛星雖然不能探測引力波,但是可以探測伽馬射線暴。經過反復論證,HXMT衛星攜帶的探測器集中到了三種望遠鏡上:高能、中能和低能。

  高能團隊:必須國產化

  2011年初,劉聰展從清華大學調到中科院高能所接管HXMT衛星高能望遠鏡的研制工作,擺在他面前的是一個艱難的抉擇。

  中科院高能物理研究所副研究員、HXMT衛星有效載荷高能X射線望遠鏡主任設計師劉聰展介紹,高能望遠鏡里最主要的一個探測設備最開始的時候是希望從美國進口,但國外對我們進行禁運,在國內也走訪了很多家的研究單位,都不具備生產這么大的這種晶體的能力,這是當時碰到的一個很大的技術問題。“真正讓我下定決心開始做國產化大概是在2012年的六七月份的時候,我們算是正式確定要進行國產化,并且也選定了國內的一家公司跟我們合作,那算是起點。”

  這是一個艱辛復雜的過程。科研人員花費大量精力改進封裝方案和工藝,一共試制29輪,做了30多個樣品,中間反反復復走了很多彎路,最終還是得到了滿意的結果。

  中能團隊:永不氣餒

  在讀研究生期間,HXMT衛星有效載荷中能X射線望遠鏡主任設計師曹學蕾連續參與了嫦娥一號到嫦娥三號上的X射線譜儀的研制工作。2006年,他開始負責HXMT衛星中能望遠鏡的設計時,對在探月技術的基礎上進行自主研制充滿了信心。

  “慧眼”上共有三組中能望遠鏡機箱,總探測器面積達到952平方厘米。

  提到中能用的硅-PIN探測器,曹學蕾則介紹說,如果全從國外購買的話,是不太現實的,這可能會花費很大的一筆費用,同時也不利于國內技術的發展。

  中能望遠鏡團隊自主試制的硅-PIN探測器已經在實驗室取得了非常好的測試效果,其性能達到國際先進水平。而另外一項新技術——低噪聲ASIC,在研制與開發過程中卻遇到了一些問題。基于低噪聲的設計,芯片在防靜電和抗輻照方面存在一些不足。

  中科院高能物理研究所副研究員、HXMT衛星有效載荷中能X射線望遠鏡主任設計師曹學蕾介紹,芯片在實驗室使用是沒有問題的,但要在空間應用就必須滿足可靠性的要求,如抗輻照,抗靜電等。“這個芯片是我們從國外買的,然后在國內封裝,整個研制過程在防靜電和抗輻照這些方面吃過很多苦頭,出現過多次反復,做了很多實驗,過程還是比較坎坷的。”

  整個團隊花費許多精力開發的第一款ASIC的抗輻照實驗結果失敗,證明了該ASIC已不可能用在中能望遠鏡上,大家不得不從頭開發新的替代技術,這讓曹學蕾一夜之間頭發灰白。在經過一夜思考之后,他們調整狀態,重新開始投入了新方案的技術開發。

  頂著巨大的壓力,中能望遠鏡團隊最后生產出了880個探測器,安裝到衛星上400多個,并成功地解決了ASIC的技術問題,終于趕上了進度。

群策群力 一飛沖天:訪“慧眼”團隊

圖文簡介

中科院高能物理研究所副研究員、HXMT衛星有效載荷高能X射線望遠鏡主任設計師劉聰展介紹,高能望遠鏡里最主要的一個探測設備最開始的時候是希望從美國進口,但國外對我們進行禁運,在國內也走訪了很多家的研究單位,都不具備生產這么大的這種晶體的能力。中能團隊:永不氣餒在讀研究生期間, HXMT衛星有效載荷中能X射線望遠鏡主任設計師曹學蕾連續參與了嫦娥一號到嫦娥三號上的X射線譜儀的研制工作。中科院高能物理研究所副研究員、HXMT衛星有效載荷中能X射線望遠鏡主任設計師曹學蕾介紹,芯片在實驗室使用是沒有問題的,但要在空間應用就必須滿足可靠性的要求,如抗輻照,抗靜電等。