1月30日，我國首顆X射線天文衛星“慧眼”正式交付，投入使用。
“慧眼”衛星工程是研究黑洞、中子星等致密天體前沿問題的自主創新重大空間科學項目，對提升我國在空間科學領域的國際地位有重要意義。
“慧眼”衛星應用了我國科學家首創的直接譯碼成像方式，實現寬波段、高靈敏度、高空間幀率X射線巡天、定點和小天區觀測，與世界現有X射線天文衛星相比，具有先進的暗弱變源巡天能力、獨特的多波段快速光變觀測能力等優勢。該衛星于2017年6月15日成功發射，在軌運行期間完滿完成衛星平臺、有效荷載、地面應用系統等測試任務。
在軌測試期間，“慧眼”衛星舉辦了多個天區的掃描成像觀測和對特定天體的定點觀測，舉辦了伽瑪射線暴檢測等應用測試，驗證了衛星的各項功能和性能，表明其已具備投入使用條件。2017年10月16日，雙中子星并合形成引力波聯合觀測成果全球發布，“慧眼”衛星參與了觀測并發揮了重要作用，對引力波高能電磁幅射對應體進行檢測并確定了伽瑪射線的流量上限。
為擴大“慧眼”衛星及空間高能化學研究領域的國際影響力，發展空間科學，國家航天局會同中國科大學共同發起組建了“慧眼”衛星國際科學委員會。該委員會將針對“慧眼”衛星提供國際合作，并基于衛星數據舉辦應用研究等。
"慧眼”于2017年6月發射成功，總算交付使用。這顆衛星上天究竟是去干嘛的呢？
黑洞，這個吞噬一切的神秘天體，魔咒通常地吸引著我們，未曾停止。并且，50多年過去了，人類對黑洞的探求一直處于初始階段。
為研究黑洞、中子星等高能致密天體的基本化學性質以及對周圍時空的影響，中國科大學高能化學研究所和航天科技集團三院等單位研發了我國第一顆空間X射線天文衛星——硬X射線調制望遠鏡（HXMT）衛星。
HXMT衛星的科學目的是哪些？
它的觀測過程是如何的？
與其他天文衛星相比有哪些特征和突破？
未來會有什么科研制現？
我們一上去聽聽中科院高能化學研究所粒子天體化學中心所長、中科院粒子天體化學重點實驗室處長、HXMT衛星首席科學家張雙南給我們的解答吧~
中科院高能化學研究所研究員、中科院高能化學研究所粒子天體化學中心所長、中科院粒子天體化學重點實驗室處長、HXMT衛星首席科學家張雙南
張雙南研究員介紹說，HXMT衛星目的就是接收來自天體的X射線，其實這些天體可以是中子星，也可以是黑洞。我們主要是希望找尋一些原先不曉得的黑洞和中子星，同時，對早已曉得的也進行觀測和研究，目的是拿來拓展我們對于黑洞和中子星的知識。
在宇宙中，當物質被致密天體的引力擄獲后，會以螺旋運動掉向中心天體，速率越來越快，氣溫越來越高，最后會發出強烈的、比通常X射線能量高的硬X射線。
盡管X射線穿透能力比較強，但也不能穿透月球大氣，所以我們必需要到月球大氣層以外才有可能偵測到來自天體的X射線。
克服重重困難自主研制空間天文衛星
早在20世紀70年代，中國就早已開始了X射線天文觀測。中科院高能所借助高空汽球搭載X射線望遠鏡，在40公里高空對X射線脈沖星、黑洞等類型的天體進行了觀測研究，HXMT衛星正是在汽球實驗的基礎上提出和研發的。
為了完成這樣的一個科學裝置，科學家們前前后后共努力了差不多20年的時間，克服了各方面出現的困難，歷經了項目經驗不足、經費不足、人才不足、技術要求高等困難，才走到了明天。
為何一定要研發它？
張雙南老師介紹，空間天文望遠鏡實際上開創了人類探求宇宙的一個窗口。人類在開創了這個領域以后，人類就發射了各類各樣的天文衛星，也包括我們很熟悉的哈勃天文衛星，所以人類對宇宙的探求是不會停止的，會仍然進行的。
特征：能量覆蓋面積廣、儀器幾何面積大、望遠鏡視場寬
張雙南老師具體解釋說，首先，這個X射線的儀器覆蓋范圍比較廣，極少有這樣衛星能有這樣寬的光子覆蓋范圍。
HXMT衛星運行示意圖
另外，我們儀器的幾何面積比較大。例如，高能段儀器的幾何面積達到了5000平方分米，這是在這個能量段最大的面積。
據悉，望遠鏡的視場比較寬，適宜做一些天體化學的研究。例如，我們將會對中子星和黑洞進行特別高統計量、高波段的研究，這是先前的天文望遠鏡或則X射線望遠鏡比較難做到的。我們會對銀河系進行巡天的工作，來搜救銀河系內有多少像這樣的比較暗弱、隨時間變化的天體，這對我們理解銀河系內的中子星和黑洞都是十分重要的。
HXMT衛星巡天觀測模式示意圖
它和其他望遠鏡不同，并不是說它比其他的望遠鏡好，而是指在個別方面有自己的特色，在這種方面我們能否做得好一些，所以我們的科學觀測也就圍繞著優勢進行。
三種觀測模式：掃描巡天、定向觀測和定點檢測
HXMT衛星的觀測主要是有三種模式。簡單來說就是，掃描巡天模式、定向觀測的模式和伽瑪射線暴檢測模式。
首先，掃描巡天模式。我們預測銀河系里有好多中子星和黑洞，并且它們在那里，都是哪些樣子的，好多都還沒有發覺，所以這個衛星會對銀河系進行掃描和巡天的工作；
其次，定向觀測模式。我們早已曉得了一些天體源中國科學院粒子天體物理重點實驗室，或則通過巡天發覺的天體源，我們會用望遠鏡指向它，這就稱作定向觀測；
最后，伽瑪射線暴檢測模式。這相當于守株待兔的模式中國科學院粒子天體物理重點實驗室，假如有一些特別強烈的伽瑪射線暴被發覺，儀器都會檢測到這個高流量的訊號抵達，我們會來提供一個警報來進行后續的觀測等等。
獲取一手數據
未來有望取得的進展
觀測后，HXMT衛星主要在四個方面有可能取得比較大的進展：
第一，預計會發覺一批新的天體源，主要是中子星和黑洞為主的新的高能天體；
第二，對一批比較亮的中子星和黑洞進行定點觀測；
第三，我們有可能會對中子星和黑洞的基本的性質，例如中子星的磁場和中子星的質量、黑洞的質量和黑洞的自轉等作出新的檢測，也可以了解它們為何會有各類各樣的活動性；
第四，對宇宙進行“監視”，我們預期每年能發覺幾十個到幾百個伽瑪射線暴，其實假如有些伽瑪射線暴將來能和引力波風波構建關系，將會成為比較重要的進展。
必須強調，科學研究中不乏意外收獲，我們非常期盼HXMT能帶來意外的驚喜~
來源：《光明晚報》2018年1月31日、中國科普博覽（ID：）
