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今年6月，“慧眼”衛(wèi)星迎來(lái)在軌運(yùn)行5周年。按照設(shè)計(jì)，它的壽命只有4年，由于它的運(yùn)行狀態(tài)一切正常，各項(xiàng)性能依舊良好，所以科學(xué)家們召開衛(wèi)星延壽會(huì)議，決定讓它再干兩年。目前，衛(wèi)星平臺(tái)星載燃料可以滿足多次軌道提升，預(yù)期衛(wèi)星還可以穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)年。
“慧眼”衛(wèi)星全稱是硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星，是我國(guó)的第一顆X射線天文衛(wèi)星。它運(yùn)行在550公里的近地圓軌道上，主要用來(lái)觀測(cè)研究黑洞、中子星、伽馬射線暴等。它也是一架來(lái)之不易的太空望遠(yuǎn)鏡，從1993年項(xiàng)目提出，到衛(wèi)星項(xiàng)目立項(xiàng)，再到衛(wèi)星發(fā)射升空，足足用了24年，凝聚了我國(guó)幾代科學(xué)家的智慧和心血。
“慧眼”衛(wèi)星主要通過(guò)觀測(cè)宇宙中天體輻射的X射線來(lái)實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)。X射線本質(zhì)上和可見光一樣都是電磁波，只不過(guò)X射線的波長(zhǎng)更短，如果用一臺(tái)普通的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)X射線天體源，根本無(wú)法獲得X射線的圖像。為了解決這一難題，科學(xué)家們想了很多解決辦法，比如發(fā)明掠射式鏡面，但其制作難度很大。
我國(guó)科學(xué)家在算法上另辟蹊徑，提出了直接解調(diào)成像法。硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡就是隨著這個(gè)方法的提出應(yīng)運(yùn)而生的。20世紀(jì)90年代初，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的李惕碚院士和吳枚研究員在不斷探索中找到了一種新的算法，即使無(wú)法實(shí)現(xiàn)聚焦，仍然可以有效地將解調(diào)之后的信號(hào)還原成圖像，這種方法被稱為直接解調(diào)技術(shù)，獲得了令人滿意的準(zhǔn)確度。李惕碚院士結(jié)合掃描探測(cè)技術(shù)與這種圖像處理技術(shù)，提出了硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的概念，希望這種簡(jiǎn)單成熟的方法能彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)上的缺陷，對(duì)硬X射線源做成像觀測(cè)，得到“天圖”。
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡只是沿用了最初的名字，其實(shí)早已不再局限于硬X射線這一能段，它包含高能X射線望遠(yuǎn)鏡、中能X射線望遠(yuǎn)鏡和低能X射線望遠(yuǎn)鏡，首次實(shí)現(xiàn)了1—250千電子伏特的能區(qū)覆蓋，有利于從不同能段來(lái)觀測(cè)和研究X射線天體的輻射機(jī)制。衛(wèi)星首席科學(xué)家張雙南又創(chuàng)造性地添加了觀測(cè)伽馬射線暴的任務(wù)，使衛(wèi)星的能量覆蓋范圍在原來(lái)的基礎(chǔ)上又?jǐn)U大了10倍，到3兆電子伏特。
“慧眼”衛(wèi)星帶著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)上天在軌運(yùn)行5年，積累了豐富的科學(xué)數(shù)據(jù)，也產(chǎn)出了一系列的重大科學(xué)成果。比如，“慧眼”衛(wèi)星確認(rèn)了快速射電暴起源于磁星爆發(fā)，破解了快速射電暴起源之謎，直接而且可靠地測(cè)量到了迄今宇宙最強(qiáng)磁場(chǎng)；“慧眼”衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了距離黑洞最近的相對(duì)論噴流，發(fā)現(xiàn)了黑洞雙星中逃離黑洞強(qiáng)引力場(chǎng)向外高速運(yùn)動(dòng)的等離子體流（簡(jiǎn)稱冕），并首次在黑洞雙星中觀測(cè)到冕的速度演化。
“慧眼”衛(wèi)星開展了X射線脈沖星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)到了全球首個(gè)雙中子星并合引力波事件，完整探測(cè)到了第二十四太陽(yáng)活動(dòng)周最大耀斑的高能輻射過(guò)程，首次清晰觀測(cè)到了黑洞雙星爆發(fā)過(guò)程的全景，它已經(jīng)在引力波伽馬射線暴、快速射電暴、黑洞和中子星等方向都作出了重要的貢獻(xiàn)。
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