“慧眼”識天

“慧眼”是一顆硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星，于2017年6月15日11時00分在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功。

之所以叫這個名字，是寓意中國在太空“獨具慧眼”，能穿過星際物質(zhì)的遮擋“看清”宇宙中的X射線，也為紀念推動中國高能天體物理發(fā)展的已故科學家何澤慧。

“慧眼”（HXMT）是我國首顆大型X射線空間天文衛(wèi)星，設計壽命4年，外表呈立方體，總質(zhì)量約為2 500kg，承載高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環(huán)境監(jiān)測儀，通過巡天觀測、定點觀測和小天區(qū)掃描3種工作模式，能實現(xiàn)寬波段、高靈敏度、高分辨率的X射線空間觀測。它被稱為我國真正意義上第一個空間天文望遠鏡、第一個空間天文臺。

目前約有7臺能夠開展X射線觀測的空間設備在運行，包括美國航天局的核分光望遠鏡陣、歐洲空間局的XMM牛頓望遠鏡等。

“慧眼”此次去往太空的任務是對銀道面進行巡天觀測，發(fā)現(xiàn)新的高能變源和已知高能天體的新活動；通過觀測和分析黑洞、中子星等高能天體的光變和能譜性質(zhì)，加深對致密天體黑洞強引力場中動力學、高能輻射過程的認識；探索利用X射線脈沖星進行航天器自主導航的技術和原理并開展在軌實驗等。

在宇宙中，脈沖星、伽馬射線暴、超新星遺跡、黑洞等都會射出X射線，如果可以接收到這些射線并加以分析，就能勾畫出這些天體的輪廓，對人類探索太空具有重要意義。

據(jù)科研人員介紹，之所以要將硬X射線望遠鏡衛(wèi)星發(fā)射到幾百萬公里之外的軌道，是因為地基觀測仍然存在很多不足，比如X射線穿越地球大氣層時會嚴重衰減，導致地面觀測的準確性、全面性大打折扣。

X射線波段范圍是0.001納米至10納米，很多天體活動就是以發(fā)射X射線為表征，如果對它有足夠的認識，人們將得以一窺黑洞等天體運動的面貌。

目前人類派出的先遣衛(wèi)星只能看到波長在0.1納米至10納米的X射線（被稱為軟X射線），對于能量較高、波長在0.01納米至0.1納米之間的X射線（被稱為硬X射線）只能“望洋興嘆”。而“慧眼”的出現(xiàn)有望發(fā)現(xiàn)大批被塵埃遮擋的超大質(zhì)量黑洞和未知類型天體。

中國第一次把天文望遠鏡搬上太空軌道，除了得益于發(fā)射技術和測控技術外，更得益于高端的衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸技術。

科研人員給硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星配備了一名專屬的“太空信使”——數(shù)傳分系統(tǒng)，它的主要功能是將硬X射線望遠鏡搜集到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)記錄系統(tǒng)或通過無線方式傳輸?shù)降孛娼邮照尽?/p>

為確保太空信使忠誠記錄、長時間連續(xù)工作，科研人員像保健醫(yī)生一樣，通過抗輻照加固等手段提高產(chǎn)品“器官”自身抵抗力及自愈能力，確保這些“器官”能抵御各種風險、正常開展工作。

太空中的強輻射會對衛(wèi)星的敏感器件等產(chǎn)品的壽命造成影響，為讓衛(wèi)星服役到設計壽命，研制人員在衛(wèi)星容易受輻射影響的部位加厚防輻射包裹。

比太空環(huán)境威脅更復雜的是單粒子翻轉對衛(wèi)星芯片等的影響。單粒子翻轉是指宇宙中單個高能粒子射入半導體器件靈敏區(qū)，使器件邏輯狀態(tài)翻轉的現(xiàn)象。

衛(wèi)星上的一臺臺設備就好比人體的一個個器官，太空輻射、粒子就像數(shù)不勝數(shù)的致病細菌，它們時刻企圖侵蝕到“器官”內(nèi)部，嚴重威脅著“器官”的健康。

對一般衛(wèi)星而言，可將受到影響的衛(wèi)星設備進行關機、重啟來糾正錯誤，但對需要數(shù)傳分系統(tǒng)4年不間斷工作的硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星來說，關機、重啟意味著數(shù)據(jù)中斷，太空信使的任務目標就無法實現(xiàn)。因此，設計師們利用三模冗余、定時刷新等方法增強了衛(wèi)星數(shù)傳分系統(tǒng)的抗單粒子翻轉能力。（據(jù)華商網(wǎng)）endprint