探测能力十倍于国际同类设备，“爱因斯坦探针”何以成为“宇宙烟花捕手”

科技

1分钟内向全球天文设备发送“宇宙烟花”天球位置信息，3分钟内开展高精度后随观测，最终形成全球联合的观测模式。

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   1月9日15时03分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将爱因斯坦探针卫星发射升空。 新华社发
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 <p>既有3600°的巨大视场阵列巡视宇宙，又有精准到1°的聚焦镜头凝视稍纵即逝的“宇宙烟花”——昨天15时03分，爱因斯坦探针空间科学卫星在西昌卫星发射中心由长征二号丙运载火箭成功发射入轨。</p>
 <p>作为我国第一台大视场X射线巡天望远镜，这颗卫星被科学家称为“宇宙天体爆发的捕手”。在为期5年的设计寿命中，它将精准捕捉更加遥远和暗弱的暂现源和爆发天体，探寻来自引力波源的X射线信号，为研究恒星活动、黑洞和中子星等致密天体的形成、演化、并合等重大科学问题搜集更多证据。</p>
 <p><strong>“宇宙烟花捕手”配备14只“眼睛”</strong></p>
 <p>作为中国科学院空间科学先导专项（二期）立项并实施的任务之一，爱因斯坦探针（Einstein Probe，简称EP）卫星怀揣三大科学目标奔赴太空：发现宇宙中X射线暂现源和爆发天体；发现和探索宇宙中沉寂黑洞的耀发；探寻来自引力波源的X射线信号。</p>
 <p>“因为黑洞和引力波都是爱因斯坦广义相对论的重要预言，但一颗卫星只能解开宇宙奥秘的‘冰山一角’，就像一根小小的探针，所以我们把这颗卫星命名为‘爱因斯坦探针’。”EP卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民说，天体爆发是宇宙中壮观而神秘的现象，宛如转瞬即逝的烟花，要捕捉到这些“宇宙烟花”，既要有宽广的视场，又要能及时紧盯凝视，记录下珍贵的爆发信号。</p>
 <p>为此，EP卫星配备了12个龙虾眼X射线望远镜，它们组成大于3600°的巨大视场阵列，凝视着黑夜天区。当“宇宙烟花”出现，来自爆发天体的X射线光子就会通过“龙虾眼”，在探测器上聚集成十字形的光斑。</p>
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   EP卫星在轨运行艺术示意图（图/中国科学院国家天文台）
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 <p>“EP卫星会自主捕获与识别‘昙花一现’般的天体爆发源，并计算出其在天球上的位置，向全球地面望远镜发布信息，引导它们共同观测。”EP卫星总设计师、中国科学院微小卫星创新研究院研究员张永合介绍，只需1分钟，这些暂现源的天球位置信息就能发送到全球天文设备；3分钟内，EP卫星上2台Wolter-I型X射线望远镜就能精准指向“宇宙烟花”，开展高精度后随观测，获得暂现源爆发早期信息，最终形成全球联合的观测模式。</p>
 <p><strong>十年造就，探测能力提升十倍</strong></p>
 <p>忽然出现的宇宙天体爆发，在我国古代典籍中被称为“客星”，即天外来客。我国最早的相关记录——《宋史·天文志》中的“天关客星”，指的就是一颗超新星的爆发。这些来自宇宙深处的X射线携带有丰富信息，是帮助科学家解开宇宙之谜的重要线索。</p>
 <p>“相比国际上现有的同类设备，EP卫星对爆发天体的探测能力提高了十倍以上。”张永合透露，为了实现一系列挑战极致的性能指标，EP卫星研发团队整整用了十年，“无论是科学载荷，还是卫星平台，都为了极为复杂的观测需求，进行了全自主、快响应、高精稳的创新设计”。例如，为了实现“大视场发现”与“小视场追踪”的快速、精准、平稳切换，EP卫星以载荷为中心进行一体化布局，用一体化桁架式光学平台支撑14只“眼睛”——从卫星前方看去，各望远镜模块错落排布，像一朵盛开的莲花。</p>
 <p>十年间，欧洲航天局、德国马普地外物理研究所、法国航天局被EP卫星的科学价值所吸引，纷纷以国际合作的形式参与到卫星或地面系统的研制。今后，还将有更多欧洲科学家加入到后期的数据研究中。</p>
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   EP卫星正与火箭对接（图/中国科学院微小卫星创新研究院）
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 <p><strong>今年还将发射中法天文卫星</strong></p>
 <p>EP卫星发射入轨，仅仅迈出了成功的第一步。此后，卫星平台将执行数次姿态机动，以便使14台望远镜指向夜天区进行测试。</p>
 <p>据悉，由中国科学院微小卫星创新研究院研制的另一颗科学卫星——中法天文卫星（SVOM），将于今年年中发射，其科学目标为伽马暴观测。届时，我国将具备对时域天文暂现源、伽马暴的同步观测能力，为科学家揭示宇宙奥秘提供更加丰富的科学数据。</p>
 <p>EP卫星工程由中国科学院国家空间科学中心抓总实施、中国科学院微小卫星创新研究院负责卫星总体研制，龙虾眼X射线望远镜由中国科学院上海技术物理研究所联合国家天文台抓总研制，后随X射线望远镜由中国科学院高能物理研究所抓总研制。</p>
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  文：许琦敏<br>
   图：受访者提供<br>
   编辑：许琦敏<br>
   责任编辑：任荃
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探测能力十倍于国际同类设备，“爱因斯坦探针”何以成为“宇宙烟花捕手”

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