宇宙|张开“慧眼”看宇宙

认证磁星为宇宙神秘天文现象快速射电暴的一种起源；首次观测到黑洞双星爆发过程全景；完整探测到第24太阳活动周最大耀斑的高能辐射过程……今年以来，中国“慧眼”卫星的研究成果，频频在国际天文学界引起轰动。
好成绩的背后是“硬实力” 。 “慧眼”卫星全称“慧眼”硬X射线调制望远镜，是我国第一颗空间X射线天文卫星。与国外同类卫星相比，它具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积大、时间分辨率高、有效工作时间占比高等优点。正因如此，在4年运行期间， “慧眼”卫星精准捕捉到宇宙中众多精彩瞬间和神秘现象，帮助人类更加深入了解宇宙奥秘。
通过望远镜卫星在空间轨道捕捉X射线，成为各国科学家竞相追逐的目标
X射线，对人们来说并不陌生。在医院拍摄透视片，或在公共场合接受安全检查时，我们通常都会直接接触到X射线。波长0.1至10纳米的X射线称为软X射线，其能量相对较低；波长在0.01至0.1纳米之间的X射线称为硬X射线，其能量相对较高，穿透性也较强。
宇宙中很多极端天体物理过程都会产生并发射强烈X射线。中科院高能物理研究所粒子天体物理中心主任、“慧眼”卫星首席科学家张双南说：“比如，中子星和黑洞吸积物质的过程，超新星爆发和伽马射线暴的激波和喷流，还有高能带电粒子在磁场中的辐射以及和低能光子的作用、中子星的表面等，也会产生丰富的X射线。 ”
由于宇宙中许多天体都辐射X射线，因此探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。
“各种天体的性质和特点不同，它们所辐射的X射线也不同。人类可以利用这一特性，通过观测这些天体发出的X射线，来分析它们的类型和特征，从而更详细地了解宇宙。 ”张双南说。
然而， X射线极易被介质吸收，穿越地球大气层时会严重衰减，在地面上根本无法对其进行观测。因此，通过望远镜卫星在空间轨道捕捉X射线特别是硬X射线，就成为各国科学家竞相追逐的目标。
1999年，美国发射了钱德拉X射线天文台，欧洲发射了XMM—牛顿卫星，成为世界X射线天文学时代开启的标志性事件。那时，中国的硬X射线卫星研制尚属空白。但中国科学家们在此领域的探索和研究一直在进行。
对于硬X射线，国际上的普遍办法之一是采用准直型望远镜对其进行探测。但是，准直型望远镜的缺点在于它会损失很多探测光子的信息，从而导致探测结果对有些研究的精度较低。早在1993年，中国科学院院士、中科院高能物理研究所研究员李惕碚提出基于直接解调方法的硬X射线调制望远镜的设想。
张双南说：“当时，李院士原创性地提出了用非线性数学手段，直接对探测器阵列的扫描数据进行求解成像，这一直接解调法能够使非成像探测器实现成像。 ”
2011年3月，硬X射线调制望远镜卫星工程通过国家批复，正式立项。
“慧眼”卫星不仅“看”得勤，还“看”得清，可以全天时接收来自宇宙的“讯息”
2017年6月15日，我国首颗X射线天文卫星“慧眼”在酒泉卫星发射中心顺利发射升空。在卫星升空24小时后，地面工作人员就收到了它传送回来的首批数据，经验证，数据质量良好。
“慧眼”卫星能够如此迅速而高效展开科学观测工作，与它的独特设计密不可分。 “慧眼”卫星的设计寿命是4年，质量2496千克。本体呈立方体构型，由服务舱、载荷舱、太阳翼等构成，主要工作模式包括巡天观测、定点观测和小天区扫描模式。