新華社記者 金立旺 秦迎 編制
新華社西昌1月9日電（記者喻菲、楊春雪、劉藝煒）中國9日發(fā)射了一顆新的天文衛(wèi)星，將采用一種從龍蝦眼獲得靈感而研發(fā)的全新探測(cè)技術(shù)，捕捉宇宙中如煙花般時(shí)隱時(shí)現(xiàn)、轉(zhuǎn)瞬即逝的神秘現(xiàn)象，揭示宇宙鮮為人知的一面。
從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭送入太空的愛因斯坦探針衛(wèi)星重1.45噸，大小如一輛大型越野車，外形像一朵有12片花瓣盛開的雙蕊荷花。
已從事30多年空間天文研究的衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員袁為民說：“這是我見過的最漂亮的衛(wèi)星，‘花瓣’是12臺(tái)寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡，‘花蕊’是兩臺(tái)后隨X射線望遠(yuǎn)鏡。”
這些望遠(yuǎn)鏡組成了一座空間天文臺(tái)，它將幫助科學(xué)家捕捉超新星爆發(fā)出的第一縷光，搜尋和精確定位引力波源，發(fā)現(xiàn)隱藏的黑洞以及宇宙中更遙遠(yuǎn)、更暗弱的天體和現(xiàn)象。黑洞和引力波都是愛因斯坦廣義相對(duì)論曾作出的重要預(yù)言，衛(wèi)星因此而得名。
狂暴的宇宙
從小喜歡仰望燦爛星河的袁為民說，人眼能看到的星空靜謐祥和，但實(shí)際上宇宙里有很多劇烈的天體活動(dòng)，例如超大質(zhì)量恒星死亡時(shí)的爆炸，黑洞撕裂并吞噬恒星，奇異的中子星、黑洞相互碰撞并合……
公元1054年，北宋宮廷天文學(xué)家就記錄過一次可與明月爭(zhēng)輝的超新星爆發(fā)事件，近千年后人類發(fā)現(xiàn)了它的遺跡——蟹狀星云和其中的中子星，成為中國對(duì)世界天文研究的重大貢獻(xiàn)。
“這種爆發(fā)天體是組成宇宙的一部分，產(chǎn)生于天體演化以及致密天體形成和演化的關(guān)鍵階段，我們對(duì)其中一些物理本質(zhì)和過程仍不清楚，它們可作為宇宙學(xué)、星系研究的探針，也是探索極端條件下物理規(guī)律的實(shí)驗(yàn)室。對(duì)它們的研究能夠幫助我們回答宇宙由什么構(gòu)成、什么物理規(guī)律支配著宇宙的運(yùn)行，以及宇宙如何開始與終結(jié)這些最基本的科學(xué)問題。”袁為民說。
他說，這些神奇的爆發(fā)天體和現(xiàn)象往往發(fā)出X光，但X光無法穿透地球大氣層。直到人類有能力將探測(cè)器送入太空，才在X射線波段發(fā)現(xiàn)了宇宙各處如煙花般不停閃耀的另一面。
1月9日15時(shí)03分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將愛因斯坦探針衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。新華社發(fā)（張敬攝）
太空中的“龍蝦眼”
這些爆發(fā)天體和現(xiàn)象通常是突然出現(xiàn)、不可預(yù)期的，被稱為暫現(xiàn)源。目前科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源只是宇宙中的冰山一角，如何才能更多地捕捉到它們呢？
“這就像去河里捕魚，我們不知道魚從哪里來，只能織一張很大的網(wǎng)。”衛(wèi)星載荷科學(xué)家凌志興說，寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡就是灑向宇宙的“大網(wǎng)”，可以同時(shí)觀測(cè)全天的1/12，花瓣形的巧妙設(shè)計(jì)可以既讓探測(cè)器看向各個(gè)方向，又排列緊湊節(jié)省空間。
這種望遠(yuǎn)鏡是科學(xué)家從龍蝦眼睛奇特的聚焦成像原理中受到啟發(fā)，研制出的一種特殊新型X射線望遠(yuǎn)鏡，在國際上首次同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)全天監(jiān)測(cè)和X射線聚焦成像。
凌志興說，正是得益于采用了龍蝦眼望遠(yuǎn)鏡技術(shù)，愛因斯坦探針可以對(duì)目前知之甚少的軟X射線波段進(jìn)行大視場(chǎng)、高靈敏度、快速時(shí)域巡天監(jiān)測(cè)。
“衛(wèi)星上的后隨X射線望遠(yuǎn)鏡是中國主導(dǎo)、國際合作研制的，這兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡光子接收面積大、靈敏度高、視場(chǎng)大，不但適合對(duì)天體暫現(xiàn)源進(jìn)行快速后隨觀測(cè)，自身也可獨(dú)立發(fā)現(xiàn)爆發(fā)源和暫現(xiàn)源。”負(fù)責(zé)這項(xiàng)研發(fā)的中國科學(xué)院高能物理研究所研究員陳勇說。
首席科學(xué)家助理張臣介紹，當(dāng)寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡接收到來自暫現(xiàn)源的X光信號(hào)，星載計(jì)算機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)處理觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，提取暫現(xiàn)源方位和亮度信息，調(diào)整衛(wèi)星姿態(tài)朝向該天體，用后隨X射線望遠(yuǎn)鏡開展高精度跟蹤觀測(cè)，兩種望遠(yuǎn)鏡互相補(bǔ)充配合。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還聯(lián)合相關(guān)單位自主研發(fā)了可觀測(cè)空間X射線的CMOS（一種圖像感光元件）探測(cè)器，是X射線天文探測(cè)技術(shù)上的另一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。
愛因斯坦探針將對(duì)宇宙中的高能暫現(xiàn)天體開展系統(tǒng)性巡天監(jiān)測(cè)；有望發(fā)現(xiàn)隱身的沉寂黑洞，研究其形成演化和物質(zhì)吸積過程；搜尋來自引力波事件的X射線信號(hào)并精確定位；還將觀測(cè)中子星、白矮星、超新星、宇宙早期伽馬暴等天體和現(xiàn)象。
“我期待發(fā)現(xiàn)人類前所未見、前所未知的新現(xiàn)象、新天體。”袁為民說。
據(jù)介紹，愛因斯坦探針是中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)二期繼太極一號(hào)、懷柔一號(hào)、夸父一號(hào)之后，研制的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星，歐洲空間局和德國馬普地外物理研究所共同參與了衛(wèi)星項(xiàng)目。
