茫茫天宇間，在軌運行的航天器“中國方陣”中，除了天舟一號貨運飛船、天宮二號空間實驗室等之外，還有一顆近日發(fā)射升空的新衛(wèi)星——硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（HXMT）。與其他航天器相比，這顆重約2.5噸，在距地面550公里的軌道上運行的衛(wèi)星看起來其貌不揚，卻引起了國際媒體的高度關(guān)注。英國《金融時報》稱，這顆衛(wèi)星的發(fā)射是中國在發(fā)展可與美俄匹敵的太空計劃的征程中邁出的重要一步。 @.5Ybgn  
/i]Gg \)  
v|hi;l@7E  
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星的使命是什么？它裝備了哪些高精尖的科學(xué)載荷？與同類衛(wèi)星相比它有哪些突出的特點？它將為人類認(rèn)識太空作出怎樣的貢獻(xiàn)？人們亟待了解這些問題的答案。 qjWgyhL  
\h yTcFb  
繪高精度硬X射線天圖 ]*@7o^4i  
n_!&Wr^CX  
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星雖然被冠以中國“慧眼”的雅稱，但是對很多人來說，它似乎不怎么接地氣，讓人們在感到“高大上”的同時，也有幾分拒人千里之外的“冰冷感”。這也難怪，現(xiàn)代天文學(xué)科技本身就距離人們的生活頗為遙遠(yuǎn)，再加上該詞又是由英語直譯而來，想讓人親近真的不容易。而要去除“冰冷感”，就要先熟悉兩個概念：“硬X射線”和“調(diào)制”。 U3Q'ZT  
PvM<#zq_  
“硬X射線”是X射線的一種。對X射線，我們是熟悉的，在醫(yī)院拍攝透視片，在各類安檢中，都接觸過它。根據(jù)波長，它被分為兩類：波長較短（能量較高）的稱為硬X射線，波長較長的稱為軟X射線。可見，這里的“軟”“硬”僅是用于分類表述而已。一些天體或天體現(xiàn)象如脈沖星、伽馬射線暴、超新星遺跡、黑洞等都會射出X射線，其中主要是硬X射線，而這類射線與軟X射線相比，能穿越宇宙塵埃等，不被遮擋。另一方面，X射線穿越地球大氣層時會嚴(yán)重衰減。所以，發(fā)射望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星在空間軌道捕捉X射線，特別是硬X射線，就成為各國科學(xué)家競相追逐的目標(biāo)。 c(~M<nL0  
\!%3giD5!  
“調(diào)制”是指中國科學(xué)家創(chuàng)新的把“調(diào)制后的信號還原成圖像”的技術(shù)。望遠(yuǎn)鏡在太空通過硬X射線進(jìn)行天體觀測，必須完成“成像”，而這是核心技術(shù)難點。上世紀(jì)90年代初，中科院高能物理研究所李惕碚院士和他的同事吳枚研究員經(jīng)過艱苦努力，探索出“直接解調(diào)”方法，實現(xiàn)高靈敏度和高分辨率的成像，比國際上采用的編碼孔徑成像技術(shù)更成熟、更便宜。之后，李惕碚院士把成像技術(shù)與掃描探測技術(shù)結(jié)合在一起，很快便提出了硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的概念——通過對硬X射線源的成像觀測，繪制高精度的硬X射線天圖。 iU3co|q7  
_x lgsa  
數(shù)代科學(xué)家經(jīng)24年磨礪 LR^b
?.#>  
VTF),e!  
對很多不了解背景的人來說，“慧眼”仿佛一夜之間橫空出世，并且一步把中國帶入到X射線天文學(xué)時代。而對于李惕碚而言，這是一個漫長而焦灼的過程。1993年，他提出了基于直接解調(diào)方法的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想，之后，他積極奔走，通過各種方式，爭取支持。雖然一次次遇到挫折，但是李惕碚和他的團(tuán)隊并不灰心，根據(jù)該領(lǐng)域國際上的最新進(jìn)展，不斷完善相關(guān)方案。2011年，硬X射線太空望遠(yuǎn)鏡終于正式立項，與暗物質(zhì)衛(wèi)星等一起被列入“十二五”空間戰(zhàn)略先導(dǎo)專項。 BG|Kw)z*KM  
w#o<qrpHf  
李惕碚和吳枚兩位老一代科學(xué)家雖然已經(jīng)成功解決了“成像”難題，奠定了相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)，但是在望遠(yuǎn)鏡研制和項目實施過程中仍然面臨一系列技術(shù)障礙�！盎垩邸毙l(wèi)星工程總師、航天科技集團(tuán)五院研究員馬世俊介紹說，比如衛(wèi)星熱控設(shè)計方面，為保證有效載荷探測精度，必須將高能、中能、低能探測器集中安裝在同一支撐結(jié)構(gòu)上，但它們彼此間溫度要求相差極大。有些靈敏的儀器設(shè)備必須在零下60℃到零下80℃的低溫下才能正常工作。研發(fā)團(tuán)隊成員相互啟發(fā)、集中攻關(guān)，終于琢磨出多級隔熱措施、深冷熱管技術(shù)、梯度溫度加熱等妙招，成功解決這一難題。 8xNKVj)@  
1 4|S^UM$  
國際技術(shù)封鎖是該項目必須面對的另一個困難。在核心載荷高能望遠(yuǎn)鏡研制過程中，需要進(jìn)口某一個型號探測器，項目團(tuán)隊已經(jīng)與外方簽訂了進(jìn)口合同，但之后被外方所在國有關(guān)部門叫停。面對困局，項目團(tuán)隊橫下一條心，在壓力下奮起，走自主研發(fā)道路。既然是摸索，總免不了走些彎路，但是他們不氣餒。持之以恒地努力終于獲得了應(yīng)有的回報，經(jīng)過29輪試制，完成30多個樣品，終于“殺”出一條路來。 )~J/,\  
>1r>cZn  
攜帶眾“法寶”巡天不眠不休 %=|I;kI?  
!ine|NM  
從“慧眼”的實際載荷和探測能力來看，它被稱作“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡”多少有些名不副實了，因為它通過攜帶的幾件“法寶”，不僅可以對高能的硬X射線和中能、低能的軟X射線進(jìn)行觀測與成像，而且還可以監(jiān)測空間環(huán)境。特別值得一提的是，“慧眼”項目首席科學(xué)家張雙南創(chuàng)造性地對原本用于屏蔽干擾粒子的探測器稍加改造，使其成為目前世界上面積最大、靈敏度最高的伽馬暴探測器，大大拓展了其探測范圍和能力。 KL