刚上天的这颗卫星，对中国意义非凡

15日11时，我国在酒泉卫星发射中心用长征4B运载火箭成功发射了硬X射线调制望远镜卫星“眼睛之眼”。

“眼睛”是中国第一颗大型X射线天文卫星。据报道，该卫星的成功发射和正常运行将使中国具备国际先进的暗弱可变源天空测量能力和独特的多波段快速光观测能力，从而将中国的高能天体物理学研究推向世界先进行列。

中国打开“眼睛”

对激动人心的宇宙的洞察

6月15日，中国首颗X射线天文卫星“天眼”在酒泉卫星发射中心发射升空。它将揭示一幅令人激动的宇宙图景:黑洞吞噬撕裂的恒星，脉冲星疯狂旋转，以及宇宙深处的剧烈爆炸...

据国防科学工业局称，这颗卫星被称为硬X射线调制望远镜，由长征4B运载火箭发射到550公里的近地圆形轨道。它将巡视银河系中的X射线源，详细研究黑洞和脉冲星，监测伽马射线爆发，探索脉冲星在航天器导航中的应用。

它被命名为“智慧之眼”，意味着中国在太空中有“独一无二的眼睛”，可以通过星际物质的屏蔽“看到”宇宙中的X射线。它也是为了纪念已故科学家何，他推动了中国高能天体物理学的发展。

科学家们希望通过“引人注目”的方式解决黑洞演化、中子星强磁场等剧烈天文过程中的各种谜团，研究极端重力下的广义相对论、极端密度下的中子星状态、极端磁场下的物理定律等基础科学问题，这是现代物理学可能实现突破的重要方向。

1空间科学的重量

“眼睛”重约2.5吨，载重981公斤。它实际上是一个小型空间天文台，配有三套高能、中能和低能x光望远镜。

中国科学院高能物理研究所研究员、卫星有效载荷总设计师鲁方军表示，该卫星首次实现了250千电子伏能量区的全覆盖，有利于从不同能量段观察和研究X射线天体的辐射机制。

“眼睛”的探测面积很大，特别是高能望远镜，它的探测面积超过5000平方厘米，是世界上同一能量区域内最大的探测器。“面积越大，探测到的信号越多，就越有可能发现其他望远镜看不到的现象。”参与卫星开发的科学家熊少林说。

“眼睛”的视野也很大。银河平面的扫描可以在大约两天内完成，这有利于对临时来源的监控。“对于已知的来源，肯定有可能做出新的发现，但对于新的来源，新发现的可能性肯定更大。”熊少林说。

“眼睛”是一种准直望远镜，基于中国科学家李体北和吴梅提出的直接解调成像方法，因此它还具有观测亮源的优势。

据低能望远镜的设计者陈勇说，X射线能量越低，光子就越多。“当观察低能量明亮光源时，聚焦望远镜将把所有的x光光子聚集到一个点上，导致曝光过度，只留下一个白色斑点。然而，我们的望远镜可以分散光子，并在不失明的情况下观察光源的亮度。”

特别值得一提的是，根据“眼魔之眼”首席科学家张双南的提议，最初用于屏蔽高能望远镜主探测器中背景X射线光子的碘化铯晶体，只要在不增加或改变硬件和软件的情况下适当调整探测器的工作高压，就可以用来观察伽马射线爆发。这一创新想法将进一步推动“眼睛”的观测能量区域达到3MeV。

中国航天科工集团第五研究院副总设计师倪表示，根据卫星的科学目标，研究人员开发了多种工作模式，包括巡天、哮天地区观测和定点观测。

研究人员还为中低能探测器设计了一把“遮阳伞”。“高能探测器的温度应该在18摄氏度左右，而中低能探测器的温度可能低至-80摄氏度或-40摄氏度。这就像一个人穿着同样的衣服，但他必须在南极和赤道生存。“遮阳”是为了实现低温工作环境卫星热控制副主任设计师周禹鹏说。

2捕捉活的黑洞和脉冲星

“智慧之眼”视野开阔，是银河系最重要的使命。"我们期望发现一些新的黑洞和中子星."张双南说。

他说，虽然其他国家发射的类似卫星进行了天空调查，但绝大多数X射线源都是可变来源，暴力耀斑不规则地发生，一两次天空调查无法探测到。因此，“眼睛”将进行反复的天空勘测，及时探测银河系中天体的耀斑。

“天空中有如此多的黑洞和中子星，但没有一个被完全了解，所以卫星将继续观测它们。”张双南说。

神秘的黑洞仍然隐藏着许多秘密。

“黑洞可以产生各种各样的辐射，如X射线、高能宇宙射线和强喷流。他们到底在干什么？目前，人类只有20或30个黑洞样本。找到更多当然是好事。我们也希望更清楚地研究发现的黑洞。发现黑洞只是开始。”张双南说。

根据他的描述，黑洞有时“平静”，有时“易怒”。当它“发脾气”时，产生的x光强度极高。外国卫星适合观察“安静”的黑洞，而“眼睛”特别适合观察“炽热”的黑洞和中子星。

“我们仍然不知道为什么有些黑洞会‘发脾气’，所以我们希望对银河系中的黑洞和中子星进行一次详细的调查。”张双南说。

此外，“眼睛”必须“脉动”宇宙中奇怪的中子星(脉冲星)。

“我们仍然不知道中子星里面是什么。它们有超强的引力场、电磁场和核密度，可以称之为极端物理的自然实验室。通过研究中子星的X射线，我们可以测量它们表面的磁场强度，并研究物质在高密度和强磁场下的性质。”张双南说。

期待意想不到的发现

人类已经多次探测到引力波，但科学家们渴望找到与引力波相对应的电磁波信号，这也是一项“引人注目”的重要任务。

熊少林表示，目前引力波事件的定位精度仍然很差。如果在同一时间或同一地点发现电磁信号，对引力波信号和电磁信号的联合分析将获得更多关于爆炸天体的信息。一些科学家怀疑伽马射线爆发可能是引力波事件的电磁对应物。

张双南说:“已经发现的引力波中没有一个找到了电磁对应物。如果我们只观察一个波段，信息往往是不完整的，所以我们非常希望在引力波产生时能看到X射线、伽马射线或其他波段的信号。这些熟悉的电磁波信号可以帮助我们更好地理解引力波。”

他认为找到引力波的电磁对应物是极其重要的。“眼睛”拥有最大的伽马射线爆发探测器，能量范围为200千电子伏至3千电子伏，是目前世界上最好设备的10倍。据估计，一年内可以观测到近200次伽马射线爆发。在未来寻找引力波的电磁对应物时，有可能获得最终结果。

“如果我们能找到引力波的电磁对应物，这将是眼睛最奇妙的科学成就。”张双南说。

“我们的望远镜会发现许多我们以前不知道的现象，甚至是新的天体，我们对此非常期待。然而，没有人知道它最终会有什么样的发现。天文学研究中最有趣的发现是意想不到的。”张双南说。

4促进中国空间科学的发展

这台来之不易的太空望远镜凝聚了几代科学家的智慧和心血，将推动中国天文学研究的全面发展，实现空间科学的重大突破。

中国科学院院士顾一栋认为，中国的空间科学与世界先进水平还有很大差距，应该经过120年的努力，力争使中国的空间科学进入世界先进行列。

欧空局科学委员会科学支持办公室主任阿尔温德·帕尔默说，“眼魔之眼”应该研究黑洞、中子星等。通过x光，这是全世界科学家感兴趣的话题。

“眼”号发射后，将有许多机会与欧空局的几颗卫星进行联合观测，这比单颗卫星观测更有利于科学研究。

“我对中国空间科学的发展印象深刻。过去两年发射的暗物质粒子探测卫星、量子卫星和未来发射计划都证明了中国发展科学的能力和决心。”帕默说。

意大利航天局高级科学家保罗·黎心依说，中国未来的空间科学卫星将更加复杂和有竞争力，这些卫星和地面科学设施肯定会使中国成为空间科学知识的重要生产者。