中國“極目”衛(wèi)星上天 練就“火眼金睛”

2020年12月10日4時(shí)14分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征十一號(hào)運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式將引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器送入預(yù)定軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。

這一監(jiān)測(cè)器由兩顆完全相同的微小衛(wèi)星組成，昵稱為“極目”，兩顆小衛(wèi)星“小極”和“小目”分布于地球兩側(cè)，形成兩“極”之勢(shì)，猶如二“目”，將對(duì)黑洞、中子星等極端天體的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)。

這是我國首次發(fā)射全天監(jiān)測(cè)引力波電磁對(duì)應(yīng)體的衛(wèi)星，也是我國繼2019年8月“太極一號(hào)”成功發(fā)射后，時(shí)隔一年再次發(fā)射空間科學(xué)衛(wèi)星。“極目”要怎么才能“抓住”引力波，“追捕”引力波又有何意義?

引力波，實(shí)際上通常是指引力波暴。引力波暴是指兩顆致密星——兩顆黑洞、兩顆中子星或一顆黑洞和一顆中子星并合產(chǎn)生的引力波。這是一種高頻引力波，頻率一般從幾十到1000赫茲，也是目前為止人類唯一探測(cè)到的引力波。

2016年2月，美國激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)宣布人類于2015年9月14日首次探測(cè)到兩顆黑洞并合產(chǎn)生的引力波，開啟了“聆聽宇宙”的引力波天文學(xué)時(shí)代。

中科院高能所“極目”衛(wèi)星系統(tǒng)載荷總師李新喬說，引力波和與之相伴的伽馬暴，都攜帶了豐富的物理信息，穿越億萬光年，向人們展現(xiàn)和描繪重大物理事件的始末。天文學(xué)家通過多種觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析手段，對(duì)其中所攜帶的信息進(jìn)行解讀，可以檢驗(yàn)已有的理論模型，發(fā)展新的理論模型，從而揭示宇宙高能過程的內(nèi)在規(guī)律。

李新喬表示，來自遙遠(yuǎn)的高能天體源的X射線和伽馬射線雖然能量很高，但大都被地球大氣所吸收。因此，對(duì)高能天體源的探測(cè)，只能在大氣層之外的宇宙空間進(jìn)行。這就讓“極目”衛(wèi)星有了用武之地，可以敏銳地發(fā)現(xiàn)肉眼不可見的X射線、伽馬射線以及高能帶電粒子。

2016年3月，中科院高能所提出引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器項(xiàng)目概念，就是為了捕捉轉(zhuǎn)瞬即逝的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體，抓住引力波天文學(xué)時(shí)代的重要研究機(jī)遇。

據(jù)中科院高能所“極目”衛(wèi)星科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)副總師鄭世界介紹，“極目”運(yùn)行于相同軌道面內(nèi)，兩顆衛(wèi)星聯(lián)合可形成對(duì)天區(qū)的全天完整監(jiān)測(cè)。

“對(duì)于轉(zhuǎn)瞬即逝的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體，‘極目’衛(wèi)星也能毫不費(fèi)力地捕捉到，而且能利用新型實(shí)時(shí)下傳系統(tǒng)，引導(dǎo)各類觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行后隨觀測(cè)。”鄭世界說，“極目”衛(wèi)星在監(jiān)測(cè)天區(qū)范圍、能區(qū)覆蓋、探測(cè)靈敏度和定位精度等指標(biāo)方面相對(duì)于國際上其他衛(wèi)星具有顯著的綜合優(yōu)勢(shì)，預(yù)期將發(fā)現(xiàn)最大樣本的引力波伽馬暴和新型引力波電磁對(duì)應(yīng)體，探索河外快速射電暴的產(chǎn)生原因，發(fā)現(xiàn)一批特殊伽馬暴，監(jiān)測(cè)一批磁星的完整爆發(fā)過程，推動(dòng)破解黑洞、中子星等致密天體的形成和演化，以及雙致密星并合之謎。

來自中科院的消息稱，“極目”衛(wèi)星于2018年底正式批復(fù)立項(xiàng)，自立項(xiàng)批復(fù)至發(fā)射僅用兩年時(shí)間。李新喬說，“極目”研制周期短，任務(wù)重、難度大，衛(wèi)星載荷研制團(tuán)隊(duì)平均年齡35歲，但工程經(jīng)驗(yàn)豐富。

據(jù)他介紹，在原本緊張而有限的研制時(shí)間里，研制團(tuán)隊(duì)還遇上了突發(fā)的新冠肺炎疫情，載荷研制人員赴異地測(cè)試需隔離、外協(xié)單位生產(chǎn)受嚴(yán)重影響、無法面對(duì)面開協(xié)調(diào)會(huì)議……但研制人員一起忘我工作，終于不負(fù)眾望，按照技術(shù)指標(biāo)和計(jì)劃進(jìn)度完成了任務(wù)。

“此次發(fā)射的‘極目’衛(wèi)星，將成為幾年之內(nèi)在軌運(yùn)行的監(jiān)測(cè)伽馬暴靈敏度最高的天文衛(wèi)星。”李新喬說，經(jīng)過研制人員的精雕細(xì)琢，“極目”看得寬、看得遠(yuǎn)、看得清，練就了“火眼金睛”。

過去幾年，暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”、實(shí)踐十號(hào)返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子”、硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星“慧眼”……這些中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)一期的首批衛(wèi)星，給人們帶來一個(gè)又一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

記者了解到，除“太極一號(hào)”和“極目”衛(wèi)星之外，中科院專項(xiàng)二期還部署了先進(jìn)天基太陽天文臺(tái)、愛因斯坦探針和太陽風(fēng)-磁層相互作用全景成像衛(wèi)星等空間科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，將在未來3至4年內(nèi)陸續(xù)發(fā)射，有望在太陽爆發(fā)活動(dòng)、時(shí)域天文學(xué)、日地關(guān)系等方面取得重大原創(chuàng)性成果。(中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 邱晨輝)

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