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北青网|窗口40余年后重启！清华团队探测到来自蟹状星云信号( 二 )


一切似有天意 。
2009年 ， 冯骅开始带领团队 ， 在国际合作的基础上 ， 对X射线偏振探测技术进行探索和改进 。
越来越多的年轻人加入其中 。
2010年初 ， 尚在清华工程物理系读大三的李红 ， 向老师冯骅请教问题 ， 虽然当时对X射线偏振探测知之甚少 ， 但和冯骅一聊 ， 她立刻发现 ， “这个方向具有重要前景 ， 而且也能用到本科所学的工程物理知识 。 ”
以本科毕业设计为起点 ， 李红跟随冯骅攻读博士学位 ， 全身心投入到X射线偏振测量方法和仪器的研究中 。
这对师生的目标很明确 ， 要做出一款能满足空间应用需求的长寿命、高性能X射线偏振探测器 。 根据他们的设想 ， 在一个火柴盒大小的传感器中 ， X射线通过铍窗进入 ， 与探测气体发生光电效应产生光电子 ， 之后 ， 通过测量光电子穿过气体留下的二维径迹 ， 即可推断出X射线的偏振信息 。
原理虽然明晰 ， 但实践颇为周折 。 单是把探测气体密封在“火柴盒”内 ， 使其长期稳定工作 ， 就花了两年多的时间 。
实验初期 ， 探测器总是在短时间内被烧坏 ， 核心部件因高压放电被击穿 ， 找不到原因 ， 李红很着急 ， 冯骅倒是没有过多的催促 ， 扛得住失败 ， 耐得住寂寞 ， 是成功的必由之路 。
反复测试之后 ， 团队终于发现气体纯度是“罪魁祸首” 。 为了攻克难题 ， 他们多方取经——
超高真空技术方面的问题 ， 请教中国计量科学研究院和清华凝聚态物理方面的专家；
结构材料方面 ， 参考航空航天材料标准；
探测器封装环境方面有差距 ， 就搭建超净室、烘烤除气 ， 想方设法降低杂质成分；
为了将气体纯度从99.9%提高至99.999% ， 他们找到了专门做高纯气体的研究所 ， 但因为所需量太少 ， 研究所开始并不愿意做 ， 几经沟通 ， 才签署协议；
……
屡战屡败 ， 屡败屡战 。
探测器终于迎来“质变” ， 寿命从最初的半个小时 ， 延长至5到10年 。
2017年 ， 冯骅团队打造的高灵敏度、低系统误差的X射线偏振探测器终于在实验室研制成功 ， 并且通过了一系列空间环境模拟试验检验 。
2018年10月 ， 冯骅团队启动“极光计划” ， 这也是清华大学主导的首个空间天文项目 。
“极光计划”（PolarLight）这个名字 ， 缩写自轻型偏振仪（Polarimeter Light） ， 也源于“偏振”一词 ， 即“极化的光线” 。
以“年”为单位的科研
天体物理的研究 ， 是一项以“年”为单位的科研 。 而X射线偏振探测器的研制 ， 足足花了十年 。
2018年10月29日 ， 甘肃 ， 酒泉 。 “铜川一号”立方星升空 ， 搭载着“极光计划”探测器顺利来到近地轨道 ， 经过多轮调试 ， 当年12月18日 ， 探测器开启高压投入运行 。
自此开始 ， 冯骅团队的另一位博士生龙翔云 ， 每天都有一项雷打不动的任务 ， 为探测器编写“日更”指令集 。 至今 ， 龙翔云仍在坚持 ， 已完成3000多次开关机指令 。
“我们以蟹状星云脉冲星的位置信息为基础 ， 结合卫星轨道信息 ， 目标源、卫星和地球的相对位置 ， 形成开关机、转向等指令 ， 保证探测器避开高通量高能粒子的损伤 ， 星敏感器一直指向星空 。 ”龙翔云介绍着 ， 很难想象 ， 这个年轻人是靠自学编程 ， 完成的控制程序设计 。
去年7月 ， 探测器进入常规观测 ， 每隔几天 ， 观测数据会由卫星公司传输给团队 ， 再由研究人员处理数据 。
7月下旬 ， 李红处理数据时发现 ， 蟹状星云自旋突变的偏振度变低 ， 她以为是探测器出了问题 ， 赶紧向导师汇报 。 冯骅没急着判断 ， 提醒李红 ， 蟹状星云的脉冲星在前几天出现了一次自旋突变 ， “异常”会不会与此有关 。
似“时钟”般运转精确的脉冲星常会在某一个时间点发生一次自旋周期突变 ， 然后慢慢恢复 ， 这种自旋突变是一种有待研究的天文现象 。 经过更为深入的数据分析 ， 团队确认 ， “极光计划”探测到偏振信号变化时间与蟹状星云脉冲星的自旋突变时间——7月23日吻合 ， 并且通过持续监测 ， 在几十天后 ， 其偏振信号又恢复了 。


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