1月9日15時(shí)03分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將愛(ài)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。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)研制的一顆空間科學(xué)衛(wèi)星，因主要科學(xué)目標(biāo)涉及黑洞、引力波等愛(ài)因斯坦相對(duì)論的重要預(yù)言，取名為“愛(ài)因斯坦探針”。
2023年7月20日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，科研人員在做愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的熱試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
拍攝X射線“電影”監(jiān)測(cè)天體的活動(dòng)
宇宙中有哪些爆發(fā)現(xiàn)象？這些爆發(fā)是如何發(fā)生的？宇宙中還有沒(méi)有我們未知的天體類(lèi)型？愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的一個(gè)重要任務(wù)，就是通過(guò)在X射線波段探測(cè)宇宙中的爆發(fā)現(xiàn)象，進(jìn)而解答這些問(wèn)題。
為監(jiān)測(cè)這些天體爆發(fā)現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星共搭載了寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡（WXT）和后隨X射線望遠(yuǎn)鏡（FXT）兩臺(tái)有效載荷。
X射線屬于電磁輻射的一種，它的波長(zhǎng)很短，光子能量很高。天體的爆發(fā)和劇烈活動(dòng)往往溫度很高，會(huì)發(fā)出X射線。愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星就像一臺(tái)寬視野的攝像機(jī)，通過(guò)拍攝X射線“電影”來(lái)監(jiān)測(cè)天體的活動(dòng)和爆發(fā)。
“由于地球大氣層會(huì)阻擋來(lái)自天體的X射線，所以需要把望遠(yuǎn)鏡送入太空，才能開(kāi)展X射線探測(cè)。”袁為民說(shuō)，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星將開(kāi)展高靈敏度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)巡天監(jiān)測(cè)。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星在軌運(yùn)行示意圖。（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖）
捕捉宇宙“焰火”
“宇宙中的爆發(fā)現(xiàn)象通常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，然后很快消失，就像轉(zhuǎn)瞬即逝的‘焰火’。這種‘焰火’是隨機(jī)出現(xiàn)的，很難預(yù)測(cè)，想要及時(shí)捕捉到，就需要對(duì)宇宙空間進(jìn)行大范圍、不間斷的巡視。”愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員袁為民說(shuō)。
“愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星是宇宙天體爆發(fā)的捕手，能精準(zhǔn)捕捉到更加遙遠(yuǎn)和暗弱的暫現(xiàn)源和劇烈爆發(fā)天體，探尋來(lái)自引力波源的X射線信號(hào)，對(duì)研究恒星活動(dòng)、黑洞和中子星等致密天體的形成、演化、并合等過(guò)程具有重要科學(xué)意義。”袁為民介紹。
所謂暫現(xiàn)源，是指在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，然后很快消失的天體爆發(fā)事件；劇烈爆發(fā)天體則是指亮度在短時(shí)間內(nèi)突然出現(xiàn)數(shù)量級(jí)式增長(zhǎng)的天體。由于這類(lèi)突發(fā)性事件在時(shí)間和空間上都很難預(yù)測(cè)，為了達(dá)到及時(shí)捕獲信號(hào)的目標(biāo)，就需要大視場(chǎng)的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行高頻率的全天監(jiān)測(cè)。
2023年8月28日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，科研人員在進(jìn)行星箭對(duì)接試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
首次大規(guī)模運(yùn)用“龍蝦眼”微孔陣列聚焦成像技術(shù)
“該衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命為五年，它在國(guó)際上首次大規(guī)模運(yùn)用‘龍蝦眼’微孔陣列聚焦成像技術(shù)，探測(cè)能力達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，可實(shí)現(xiàn)靈敏度和空間分辨率1至2個(gè)數(shù)量級(jí)的提升，在進(jìn)行大視場(chǎng)探測(cè)的同時(shí)，能夠精準(zhǔn)捕捉到宇宙中遙遠(yuǎn)暗弱的高能暫現(xiàn)源和轉(zhuǎn)瞬即逝的未知現(xiàn)象，并發(fā)布預(yù)警引導(dǎo)天地基其他天文設(shè)備進(jìn)行后隨觀測(cè)。”袁為民說(shuō)。
科學(xué)家從龍蝦眼睛奇特的聚焦成像原理中受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)出一種特殊的新型X射線望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)具有超大觀測(cè)視野和更高的探測(cè)靈敏度。
“國(guó)際上現(xiàn)有的類(lèi)似設(shè)備，由于靈敏度有限，主要探測(cè)的是銀河系內(nèi)的爆發(fā)現(xiàn)象，以及宇宙中最亮的伽馬射線暴。要探測(cè)更多的來(lái)自其他星系的爆發(fā)現(xiàn)象，需要能看得更遠(yuǎn)的設(shè)備。”愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員張臣說(shuō)。
2023年8月28日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，科研人員在進(jìn)行星箭對(duì)接試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
助力解答宇宙未解之謎
“從太陽(yáng)系附近的恒星活動(dòng)，到銀河系和鄰近星系中的白矮星、中子星和黑洞的爆發(fā)，再到更遙遠(yuǎn)星系中的超新星、宇宙中沉寂的黑洞的爆發(fā)等，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的科學(xué)探測(cè)目標(biāo)非常廣泛。”愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉元說(shuō)。
此外，兩個(gè)中子星并合時(shí)會(huì)產(chǎn)生引力波事件，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星還有可能發(fā)現(xiàn)伴隨引力波信號(hào)的X射線輻射。
“愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星能精準(zhǔn)捕捉到更加遙遠(yuǎn)和暗弱的暫現(xiàn)源和爆發(fā)天體，探尋來(lái)自引力波源的X射線信號(hào)。”劉元說(shuō)，這對(duì)研究恒星活動(dòng)、致密天體形成及演化等具有重要科學(xué)意義。
“‘宇宙最早的恒星是什么時(shí)候形成的’‘是不是每個(gè)星系中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞’……這顆衛(wèi)星的探測(cè)結(jié)果有望幫助回答一系列重要科學(xué)問(wèn)題。”劉元說(shuō)。
2023年9月11日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星正在進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
我國(guó)已發(fā)射多顆空間科學(xué)衛(wèi)星
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星是繼“悟空”“墨子號(hào)”“慧眼”“實(shí)踐十號(hào)”“太極一號(hào)”“懷柔一號(hào)”“夸父一號(hào)”之后，中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)研制發(fā)射的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星。中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)是我國(guó)迄今為止最大規(guī)模的科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，也是我國(guó)首次以重大基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)為主要目標(biāo)的衛(wèi)星計(jì)劃。
比如，“墨子號(hào)”是全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，其僅用一年時(shí)間就提前并圓滿實(shí)現(xiàn)全部三大既定科學(xué)目標(biāo)——千公里級(jí)量子密鑰分發(fā)、千公里級(jí)星地雙向量子糾纏分發(fā)以及千公里級(jí)地星量子隱形傳態(tài)。
“慧眼”是我國(guó)首顆X射線空間天文衛(wèi)星，其既可以實(shí)現(xiàn)寬波段、大視場(chǎng)X射線巡天，又能夠研究黑洞、中子星等高能天體的短時(shí)標(biāo)光變和寬波段能譜，同時(shí)也是具有高靈敏度的伽馬射線暴全天監(jiān)視儀。
“太極一號(hào)”是我國(guó)首顆空間引力波探測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。“太極一號(hào)”團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出了利用“太極-LISA”進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)的建議，有望將哈勃常數(shù)的準(zhǔn)確度提高到千分之五，可對(duì)引力波波源的位置進(jìn)行更快更準(zhǔn)的定位，提升精度達(dá)四個(gè)量級(jí)。“太極一號(hào)”目前已圓滿完成全部預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)迄今為止最高精度的空間激光干涉測(cè)量，完成了國(guó)際首次微牛量級(jí)射頻離子和霍爾兩種類(lèi)型電微推技術(shù)的全部性能驗(yàn)證，并率先實(shí)現(xiàn)了我國(guó)兩種無(wú)拖曳控制技術(shù)的突破。
（中國(guó)科技網(wǎng)綜合自新華社、科技日?qǐng)?bào)、科學(xué)網(wǎng)等）
1月9日15時(shí)03分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭，成功將愛(ài)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。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)研制的一顆空間科學(xué)衛(wèi)星，因主要科學(xué)目標(biāo)涉及黑洞、引力波等愛(ài)因斯坦相對(duì)論的重要預(yù)言，取名為“愛(ài)因斯坦探針”。
2023年7月20日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，科研人員在做愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的熱試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
拍攝X射線“電影”監(jiān)測(cè)天體的活動(dòng)
宇宙中有哪些爆發(fā)現(xiàn)象？這些爆發(fā)是如何發(fā)生的？宇宙中還有沒(méi)有我們未知的天體類(lèi)型？愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的一個(gè)重要任務(wù)，就是通過(guò)在X射線波段探測(cè)宇宙中的爆發(fā)現(xiàn)象，進(jìn)而解答這些問(wèn)題。
為監(jiān)測(cè)這些天體爆發(fā)現(xiàn)象，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星共搭載了寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡（WXT）和后隨X射線望遠(yuǎn)鏡（FXT）兩臺(tái)有效載荷。
X射線屬于電磁輻射的一種，它的波長(zhǎng)很短，光子能量很高。天體的爆發(fā)和劇烈活動(dòng)往往溫度很高，會(huì)發(fā)出X射線。愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星就像一臺(tái)寬視野的攝像機(jī)，通過(guò)拍攝X射線“電影”來(lái)監(jiān)測(cè)天體的活動(dòng)和爆發(fā)。
“由于地球大氣層會(huì)阻擋來(lái)自天體的X射線，所以需要把望遠(yuǎn)鏡送入太空，才能開(kāi)展X射線探測(cè)。”袁為民說(shuō)，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星將開(kāi)展高靈敏度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)巡天監(jiān)測(cè)。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星在軌運(yùn)行示意圖。（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖）
捕捉宇宙“焰火”
“宇宙中的爆發(fā)現(xiàn)象通常會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，然后很快消失，就像轉(zhuǎn)瞬即逝的‘焰火’。這種‘焰火’是隨機(jī)出現(xiàn)的，很難預(yù)測(cè)，想要及時(shí)捕捉到，就需要對(duì)宇宙空間進(jìn)行大范圍、不間斷的巡視。”愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員袁為民說(shuō)。
“愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星是宇宙天體爆發(fā)的捕手，能精準(zhǔn)捕捉到更加遙遠(yuǎn)和暗弱的暫現(xiàn)源和劇烈爆發(fā)天體，探尋來(lái)自引力波源的X射線信號(hào)，對(duì)研究恒星活動(dòng)、黑洞和中子星等致密天體的形成、演化、并合等過(guò)程具有重要科學(xué)意義。”袁為民介紹。
所謂暫現(xiàn)源，是指在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，然后很快消失的天體爆發(fā)事件；劇烈爆發(fā)天體則是指亮度在短時(shí)間內(nèi)突然出現(xiàn)數(shù)量級(jí)式增長(zhǎng)的天體。由于這類(lèi)突發(fā)性事件在時(shí)間和空間上都很難預(yù)測(cè)，為了達(dá)到及時(shí)捕獲信號(hào)的目標(biāo)，就需要大視場(chǎng)的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行高頻率的全天監(jiān)測(cè)。
2023年8月28日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，科研人員在進(jìn)行星箭對(duì)接試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
首次大規(guī)模運(yùn)用“龍蝦眼”微孔陣列聚焦成像技術(shù)
“該衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命為五年，它在國(guó)際上首次大規(guī)模運(yùn)用‘龍蝦眼’微孔陣列聚焦成像技術(shù)，探測(cè)能力達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，可實(shí)現(xiàn)靈敏度和空間分辨率1至2個(gè)數(shù)量級(jí)的提升，在進(jìn)行大視場(chǎng)探測(cè)的同時(shí)，能夠精準(zhǔn)捕捉到宇宙中遙遠(yuǎn)暗弱的高能暫現(xiàn)源和轉(zhuǎn)瞬即逝的未知現(xiàn)象，并發(fā)布預(yù)警引導(dǎo)天地基其他天文設(shè)備進(jìn)行后隨觀測(cè)。”袁為民說(shuō)。
科學(xué)家從龍蝦眼睛奇特的聚焦成像原理中受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)出一種特殊的新型X射線望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)具有超大觀測(cè)視野和更高的探測(cè)靈敏度。
“國(guó)際上現(xiàn)有的類(lèi)似設(shè)備，由于靈敏度有限，主要探測(cè)的是銀河系內(nèi)的爆發(fā)現(xiàn)象，以及宇宙中最亮的伽馬射線暴。要探測(cè)更多的來(lái)自其他星系的爆發(fā)現(xiàn)象，需要能看得更遠(yuǎn)的設(shè)備。”愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星寬視場(chǎng)X射線望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員張臣說(shuō)。
2023年8月28日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，科研人員在進(jìn)行星箭對(duì)接試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
助力解答宇宙未解之謎
“從太陽(yáng)系附近的恒星活動(dòng)，到銀河系和鄰近星系中的白矮星、中子星和黑洞的爆發(fā)，再到更遙遠(yuǎn)星系中的超新星、宇宙中沉寂的黑洞的爆發(fā)等，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的科學(xué)探測(cè)目標(biāo)非常廣泛。”愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)總師、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉元說(shuō)。
此外，兩個(gè)中子星并合時(shí)會(huì)產(chǎn)生引力波事件，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星還有可能發(fā)現(xiàn)伴隨引力波信號(hào)的X射線輻射。
“愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星能精準(zhǔn)捕捉到更加遙遠(yuǎn)和暗弱的暫現(xiàn)源和爆發(fā)天體，探尋來(lái)自引力波源的X射線信號(hào)。”劉元說(shuō)，這對(duì)研究恒星活動(dòng)、致密天體形成及演化等具有重要科學(xué)意義。
“‘宇宙最早的恒星是什么時(shí)候形成的’‘是不是每個(gè)星系中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞’……這顆衛(wèi)星的探測(cè)結(jié)果有望幫助回答一系列重要科學(xué)問(wèn)題。”劉元說(shuō)。
2023年9月11日，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院，愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星正在進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。新華社發(fā)（中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院提供）
我國(guó)已發(fā)射多顆空間科學(xué)衛(wèi)星
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星是繼“悟空”“墨子號(hào)”“慧眼”“實(shí)踐十號(hào)”“太極一號(hào)”“懷柔一號(hào)”“夸父一號(hào)”之后，中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)研制發(fā)射的又一顆空間科學(xué)衛(wèi)星。中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)是我國(guó)迄今為止最大規(guī)模的科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，也是我國(guó)首次以重大基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)為主要目標(biāo)的衛(wèi)星計(jì)劃。
比如，“墨子號(hào)”是全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，其僅用一年時(shí)間就提前并圓滿實(shí)現(xiàn)全部三大既定科學(xué)目標(biāo)——千公里級(jí)量子密鑰分發(fā)、千公里級(jí)星地雙向量子糾纏分發(fā)以及千公里級(jí)地星量子隱形傳態(tài)。
“慧眼”是我國(guó)首顆X射線空間天文衛(wèi)星，其既可以實(shí)現(xiàn)寬波段、大視場(chǎng)X射線巡天，又能夠研究黑洞、中子星等高能天體的短時(shí)標(biāo)光變和寬波段能譜，同時(shí)也是具有高靈敏度的伽馬射線暴全天監(jiān)視儀。
“太極一號(hào)”是我國(guó)首顆空間引力波探測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。“太極一號(hào)”團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出了利用“太極-LISA”進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)的建議，有望將哈勃常數(shù)的準(zhǔn)確度提高到千分之五，可對(duì)引力波波源的位置進(jìn)行更快更準(zhǔn)的定位，提升精度達(dá)四個(gè)量級(jí)。“太極一號(hào)”目前已圓滿完成全部預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)迄今為止最高精度的空間激光干涉測(cè)量，完成了國(guó)際首次微牛量級(jí)射頻離子和霍爾兩種類(lèi)型電微推技術(shù)的全部性能驗(yàn)證，并率先實(shí)現(xiàn)了我國(guó)兩種無(wú)拖曳控制技術(shù)的突破。
（中國(guó)科技網(wǎng)綜合自新華社、科技日?qǐng)?bào)、科學(xué)網(wǎng)等）
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