瓦拉内英文名首席科学家揭秘给卫星取名:“慧眼”有中英文名还有昵称!

2017-10-23

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文章简介：长江日报融媒体6月15日讯(记者高萌) "团队所有努力,为的就是让我们拥有自己的'慧眼',去活捉黑洞,去看那个潜伏在星空中极端炽热的高能宇宙,看繁星不断上演的生死故事,还有宇宙中稍纵即逝的惊鸿一瞬."今日11时00分,我国第一颗空间X射线天文卫星--硬X射线调制望远镜(英文缩写"HXMT")卫星成功在酒泉卫星发射中心发射.这枚历经24年,自主研发的硬X射线调制望远镜,也是中国首枚太空望远镜.它有个美丽的名字叫"慧眼".发射现场关于这颗卫星,大家有

长江日报融媒体6月15日讯(记者高萌) “团队所有努力,为的就是让我们拥有自己的‘慧眼’,去活捉黑洞,去看那个潜伏在星空中极端炽热的高能宇宙,看繁星不断上演的生死故事,还有宇宙中稍纵即逝的惊鸿一瞬。”

今日11时00分,我国第一颗空间X射线天文卫星——硬X射线调制望远镜(英文缩写“HXMT”)卫星成功在酒泉卫星发射中心发射。这枚历经24年,自主研发的硬X射线调制望远镜,也是中国首枚太空望远镜。它有个美丽的名字叫“慧眼”。

发射现场

关于这颗卫星,大家有很多好奇。今日,长江日报记者采访到HXMT首席科学家张双南,为大家一一揭秘。

1、这颗卫星是做什么的科学装置?

张双南介绍,它是我国首颗X射线天文卫星,由国家航天局和中国科学院共同资助。这颗HXMT卫星重约2.5吨,载荷重量981公斤,其上同时安装了高、中、低能三组X射线望远镜,实际上是一座小型空间天文台。它观测的范围是美丽的银河系,研究的对象主要是黑洞、中子星和伽马射线暴等致密天体和爆发现象。

它主要科学目标有四个:

(1)通过对银道面、银心和核球的大天区扫描巡天和监测,发现新的高能变源和已知高能天体的新活动;

(2)通过对河内黑洞和中子星进行长期高频次监测,理解黑洞和中子星系统的活动和演化机制;

(3)通过对高流强河内黑洞和中子星进行高统计量观测,理解吸积黑洞和中子星系统的基本性质;

(4)获得新的伽马射线暴及其它爆发现象的能谱和时变观测数据,理解高能剧烈爆发天体的基本属性,研究宇宙深处大质量恒星的死亡以及中子星并合等过程中黑洞的形成。

2、HXMT有中英文名字,还有昵称?

HXMT卫星有效载荷示意图(刘红薇提供)

张双南向长江日报记者揭秘,为了解决硬X射线调制望远镜卫星读起来绕口这一问题,HXMT科学家团队煞费苦心,在面向社会征名的情况下,他们最终为其酝酿了一个美丽的名字叫做“慧眼”,英文名字叫“Insight”。

他透露,科学家团队及卫星工程研制团队曾为卫星酝酿了6个名字:凤舞、天巡、星海、慧眼、仙女、天镜,从中选择了“慧眼”。它也饱含着团队对未来的期望:借助这只“慧眼”,穿过星际迷尘的遮挡,探寻深藏在宇宙深处,“寂静”黑暗里的秘密。

“这个名字也是向高能物理领域杰出的女科学家,中国天体物理学奠基人之一,何泽慧先生致敬。”张双南说,希望期冀HXMT卫星慧眼如炬,如她的眼睛一样,寻找高能天体的美丽风景。

3、与同类天文卫星相比,“慧眼”有怎样的独特之处?

张双南介绍,和国际上其他的X射线天文卫星相比,慧眼独特之处表现在三方面:

(1)大天区、大有效面积的宽波段X射线扫描巡天观测能力,可以更有效地发现处于爆发态的X射线暂现源,从而更深入地为X射线双星的长周期演化和暴发机制。

(2)大面积、宽波段、高时间分辨率、高能量分辨率的定点观测能力,可以高统计量地研究X射线双星的多波段X射线快速光变以及在低能段的能谱快速变化,理解中子星强磁场和黑洞强引力场中的物质动力学和高能辐射过程。

(3)硬X射线/软γ射线能段国际上最大面积的探测器,使HXMT成为这一能段天空中最灵敏的伽马射线暴探测器和引力波电磁对应体监测器。

4、空间科学卫星和其他卫星的区别主要在哪里?会有更高的风险吗?

张双南介绍,空间科学卫星和其他卫星的主要区别在于,每一次上天的仪器都要是全新的、以前没有用过的,否则就没有意义了。

“我们面临的问题是既要追求科学上的先进性,又要在有限的时间、有限的经费以及有限的技术条件之下把卫星研制出来。”他说,航天部门要尽可能避免正式的卫星上有新的东西,而我们的卫星需要的正是全新的设备。因此,在制造过程中遇到了很多情况,中间也改过一些技术方案,个别的一些指标也有调整,每次调整之后都需要再次论证是不是还满足科学需求。

“当然上天后个别仪器可能不工作,比如说我们18个高能探测器里面,2个不工作怎么办?我们都有一些备份的方案”。

5、“慧眼”研制过程中,遇到的最大阻力与难题是什么?

“以前中国没有自己的太空望远镜,分析研究都得用国外的卫星数据。好的科学成果人家都做完了,我们只能在别人的历史数据库中发掘。”张双南说,研究只能依靠别人的数据和仪器,让每一位相关的中国天文学家都很难受。“用人家的二手数据,就像在捡漏”。

要想从中有发现,就要花费很多时间精力,寻找与别人不同的角度。张双南介绍,这枚中国自主研发的卫星花了24年时间,HXMT卫星工程从立项到成功发射也经历了六年零三个月时间。

其中遇到的主要困难包括以下这几个方面:

(1)“慧眼”使用了很多新的探测技术,特别是微弱信号读出和处理技术。这些技术在国内的基础较差,更没有空间飞行的经历。我国在处理这些对工作环境、条件和静电高度敏感的元器件和电路方面经验不足,没有安全的生产和操作平台,同时这些技术所需要使用的器件和我国航天规范要求之间也存在不一致。这导致了部分设备研制过程中大量的反复。

(2)少量关键元器件无国产化产品,其订购和出现问题后的维修困难,比如订购的意大利产高压模块出现焊点开裂的质量问题后,其维修就花费了近10个月的时间,对工程进度带来了很大的延迟。

(3)没有配套的地面标定装置。为了得到关于天体性质的可靠观测数据,望远镜上天之前必须要进行全面和详细的标定,为此,在建造HXMT的同时,我们又投入大量精力建设了两套大型的标定装置,完成了所有探测器的标定工作。

6、“慧眼”如何进行观测工作?

张双南揭秘,“慧眼”需要通过科学目标来决定卫星的观测模式和指向。“首先要面向科学界征集一批观测提案,科学家需要提出用这个望远镜做什么科学研究,需要以什么模式对什么样的天体进行观测”。

他解释,提案提交者需要进行必要的估算,包括:观测时间估计工具,能谱分析工具、观测数据误差估算工具等。

收集到这些建议书之后会组织科学家对建议书进行评审,地面科学中心根据评审通过的观测提案完成卫星观测规划;在特殊情况下,首席科学家也可以根据临时发生的天文事件决定机遇观测任务,地面科学完成卫星观测规划。根据观测规划把指令传到望远镜上面去,望远镜会按照事先要求的模式在指定的时间对着某一个天体进行观测。

望远镜获得的观测数据通过数传天线发送给地面接收站,最终传输到科学中心,数据经过科学中心的整理、变换、标定之后交给科学家,科学家分析这些数据就能得到科学成果。

为什么有了天眼还要研制“慧眼”?听首席科学家这么说

“宇宙中几乎每天都在发生着‘大事件’。然而,在望远镜出现之前,得到证实的超新星记录,只有7次。“昨日,张双南接受长江日报记者采访时表示,望远镜的出现,让人类的目力所及,从银河系拓展到了更远的其他星系。天文学家对望远镜的追求不断进阶,”更强、更大、更清晰,还要架进太空,绕开大气层的阻碍“。因此,有了FAST,有了哈勃,还要有刚刚睁开的”慧眼“。

只有在太空进行观测,才能探测来自天体的X射线

他解释,地球大气对X射线是不透明的,只有在太空进行观测,才有可能探测到来自天体的X射线。”银河系里有许多中子星和黑洞。但它们有的被厚厚的尘埃所遮挡,有的根本就不会发出可见光,需要在X射线波段观察才能发现“。

X射线波长极短,能量很高。当我们把一台普通光学望远镜对准X射线天体时,X射线不会像可见光那样在镜面上发生反射或折射,而会像一粒粒”炮弹“直挺挺打进水塘里一样被吸收掉。能量越高,”炮弹“的速度就越快,X射线也就越”硬“。

”因此,普通的可见光望远镜根本看不到它们的影子,也就无法获得天体的X射线图像。“张双南介绍,而”慧眼“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,它将会对银河系进行高灵敏度、高频次的宽波段X射线巡天。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,进而发现大量新的天体和天体活动新现象。

“X射线无法穿透稠密的地球大气,发射X射线天文卫星是观测天体X射线辐射的主流手段。”张双南说,中国是一个航天大国,但和发达国家相比,空间科学还很薄弱。由于在X射线天文方面的理论和实验基础相对较好,研制HXMT这样一颗X射线天文卫星成为我们发展空间科学的突破口之一。