透視宇宙的“慧眼”

葉樂峰

2017年6月15日，硬X射線調制望遠鏡衛(wèi)星在酒泉成功發(fā)射，填補了我國空間X射線探測衛(wèi)星的空白，實現(xiàn)了我國天文觀測由地面觀測到天地聯(lián)合觀測的跨越。為什么要發(fā)射該望遠鏡衛(wèi)星？它有什么特點？究竟有何作用？為此，記者采訪了相關專家。

三大優(yōu)勢成就“火眼金睛”

來自于宇宙天體的輻射覆蓋了從射電、紅外、光學、紫外、X射線到伽馬射線的整個電磁波段。波長不同，輻射機制也不一樣，因此不同物理條件的天體往往會發(fā)出不同性質的電磁輻射。

專家舉例，比如，太陽光球輻射主要集中在光學波段；而X射線起源于天體上的高能物理過程，與高溫、高密度、強磁場、強引力場等極端物理條件相關，是研究黑洞、中子星等天體性質的主要手段。但由于地球大氣的吸收，所以對天體的X射線觀測只能在大氣層之外。

1970年，美國發(fā)射了第一顆X射線天文衛(wèi)星——“自由號”，實現(xiàn)了X射線巡天，打開了人類觀測宇宙的新窗口。國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅表示，目前國際上，在軌運行的X射線天文衛(wèi)星有7顆。此次我國發(fā)射的硬X射線調制望遠鏡衛(wèi)星和在軌運行的X射線天文衛(wèi)星相比，有三大優(yōu)勢：大天區(qū)、大有效面積的寬波段X射線掃描巡天觀測能力，可以更有效地發(fā)現(xiàn)處于爆發(fā)態(tài)的X射線暫現(xiàn)源；大面積、寬波段、高時間分辨率、高能量分辨率的定點觀測能力，可以高統(tǒng)計量地研究X射線快速光變和能譜快速變化；具有國際上硬X射線和伽馬射線能段最大面積的探測器，使它成為這一能段天空中最靈敏的探測器。

“這些強大的優(yōu)勢，很好地保證了預定科學目標的實現(xiàn)。”趙堅介紹，發(fā)射該衛(wèi)星主要是為了發(fā)現(xiàn)新的高能變源和已知高能天體的新活動，理解黑洞和中子星系統(tǒng)的活動和演化機制，理解黑洞吸積和中子星系統(tǒng)的基本性質，研究宇宙深處大質量恒星的死亡以及中子星并合等過程中黑洞的形成等。

大幅提升我國空間科學水平

硬X射線調制望遠鏡衛(wèi)星繼承了資源二號衛(wèi)星平臺技術狀態(tài)，設計壽命4年，整星質量達2496千克。

“衛(wèi)星本體由服務艙、載荷艙、太陽翼等構成，裝載高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環(huán)境監(jiān)測器等4個探測有效載荷，可觀測1至250keV能量范圍的X射線，主要工作模式包括巡天觀測、定點觀測和小天區(qū)掃描模式?！庇瞂射線調制望遠鏡衛(wèi)星工程總師馬世俊說，該衛(wèi)星基于我國學者原創(chuàng)——采用直接解調成像方法，解決了低成本探測器高精度成像問題，實現(xiàn)寬波段、大視場、大有效面積的空間X射線觀測。

衛(wèi)星的成功發(fā)射對于我國空間科學研究意義重大?！靶l(wèi)星以探索宇宙形成和演化的重大科學為牽引，圍繞空間天文和空間物理環(huán)境開展研究，實施創(chuàng)新性的空間科學任務，將有助于提高我國空間X射線探測能力，實現(xiàn)我國在空間技術的重大突破。”馬世俊說。

該衛(wèi)星還有一個好聽的名字——“慧眼”。一方面原因，是由于它是我國首顆大型天文望遠鏡衛(wèi)星，能穿過星際物質的遮擋觀測宇宙中的X射線，使我國在空間探測領域多了個“眼睛”?！按送膺€為了紀念我國老一輩著名科學家何澤慧，感謝她積極推動高能天體物理的起步和發(fā)展。”趙堅表示。

持續(xù)推進重大空間科學任務

趙堅表示，我國的空間科學事業(yè)始于20世紀50年代，經過50多年的發(fā)展，走上了一條從無到有、從探索到實踐、從試驗到實用的發(fā)展道路，逐步建立起了包括空間天文、空間物理、太陽系探測、微重力科學、空間生命科學等專業(yè)的空間科學領域。

“目前，中國國家航天局正在會同有關單位編制《關于促進空間科學發(fā)展的指導意見》，將提出我國空間科學后續(xù)發(fā)展目標和重點任務。”趙堅透露，在“十三五”期間，還有多次重要的空間科學衛(wèi)星和探測器實施發(fā)射。

中意電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星預計2017年8月發(fā)射，用于監(jiān)測獲取空間電離層和磁場異常變化信息，研究地震前兆引發(fā)電離層和磁場變化的關聯(lián)，從而反演地震預測模型；中法海洋衛(wèi)星預計2018年完成研制并發(fā)射，將獲取海面風場、海浪等海洋動力環(huán)境參數(shù)，主要應用于海洋波浪預報、防災減災等方面……

“通過上述衛(wèi)星的發(fā)射，將進一步提升我國在空間天氣、空間物理等領域的國際影響力?！壁w堅說，此外，我國正加快推進首次火星探測任務實施，將在2020年發(fā)射火星探測器，一次實現(xiàn)“繞、落、巡”，為后續(xù)開展火星科學研究奠定基礎。

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何澤慧：中國的“居里夫人”

眾所周知，居里夫人是歷史上首位獲得諾貝爾獎的女性，也是首位兩獲諾貝爾獎的人；她與丈夫共同發(fā)現(xiàn)的鐳、釙為人類發(fā)展做出了卓越貢獻；她一生淡泊名利，愛因斯坦曾評價她：“唯一沒有被盛名所寵壞的人?！倍谥袊?，也有這樣一位低調淡泊的物理學家，她就是有著“中國居里夫人”之稱的何澤慧。

她是“三錢”之一的錢三強的夫人，曾跟居里夫人學習鐳學。20世紀40年代，他們夫妻鈾核三分裂的發(fā)現(xiàn)震驚世界，然而因為對中國的歧視，諾貝爾獎沒有發(fā)給他們。這成為諾貝爾獎的遺憾。

何澤慧，山西省晉中市靈石縣兩渡人，她是山西成就最高的科學家。

她一生簡樸，溫家寶評價她：何先生在女科學家中是少有的，是人中麟鳳。

她生于1914年，2011年去世。世界物理界對何澤慧三個字充滿敬意。

1913年山西靈石聲名顯赫的何家在蘇州的“靈石何寓”落成。第二年，何澤慧出生在蘇州園林式的大宅院。

《靈石縣志》記載，清朝，何家就先后考取15名進士，29名舉人，22名貢生，65名監(jiān)生，74名生員，故在山西流傳著“無何不開科”的說法。而何澤慧的父親何澄也是山西首批留日學生。承載著家族的期望和父親的教育，何澤慧同她的兄弟姐妹們個個都非常有出息。

她是中國第一位物理學女博士、中科院第一位女院士、中國第一代核物理學家。

18歲時，何澤慧考入清華大學，26歲時，她在德國柏林高等工業(yè)學校成功拿到了博士學位。后來成為她丈夫的錢三強當時考到了法國巴黎大學居里實驗室，跟隨居里夫人學習鐳學。

幾年后，何澤慧也去了錢三強的實驗室，與錢三強一起發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂，后又獨自發(fā)現(xiàn)了鈾核的四分裂。這項發(fā)現(xiàn)在國際科學界引起巨大反響，因為三分裂出現(xiàn)的概率是三百分之一，四分裂出現(xiàn)的概率是萬分之一。何澤慧因此也被贊譽為中國的“居里夫人”。

何澤慧1948年回國，先后在北平研究院原子學研究所、中國科學院原子能研究所、中國科學院高能物理研究所工作，在高能天體物理、宇宙線物理和超高能核物理等領域，取得了重大科研成果。