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整点鲜闻|为什么要发空间X射线天文卫星?太空中的人类“慧眼”


黑洞 ， 这个吞噬一切的神秘天体 ， 魔咒一般地吸引着我们 ， 从未停止 。 但是 ， 50多年过去了 ， 人类对黑洞的探索仍然处于初始阶段 。
为了研究黑洞、中子星等高能致密天体的基本物理性质以及对周围时空的影响 ， 中国科学院高能物理研究所和航天科技集团五院等单位研制了我国第一颗空间X射线天文卫星——硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星 。
HXMT卫星的科学目的是什么？它的观测过程是怎样的？与其它天文卫星相比有什么特点和突破？未来会有哪些科研发现？
带着这些问题 ， 我们对中科院高能物理研究所粒子天体物理中心主任、中科院粒子天体物理重点实验室主任、HXMT卫星首席科学家张双南研究员进行了采访 。
整点鲜闻|为什么要发空间X射线天文卫星?太空中的人类“慧眼”
本文插图
中科院高能物理研究所研究员、中科院高能物理研究所粒子天体物理中心主任、中科院粒子天体物理重点实验室主任、HXMT卫星首席科学家张双南
张双南研究员介绍说 ， HXMT卫星目的就是接收来自天体的X射线 ， 当然这种天体可以是中子星 ， 也可以是黑洞 。 我们主要是希望寻找一些以前不知道的黑洞和中子星 ， 同时 ， 对已经知道的也进行观测和研究 ， 目的是用来拓展我们对于黑洞和中子星的知识 。
在宇宙中 ， 当物质被致密天体的引力俘获后 ， 会以螺旋运动掉向中心天体 ， 速度越来越快 ， 温度越来越高 ， 最后会发出强烈的、比一般X射线能量高的硬X射线 。
虽然X射线穿透能力比较强 ， 但也不能穿透地球大气 ， 所以我们必须要到地球大气层以外才有可能探测到来自天体的X射线 。
从一穷二白到自主研发空间天文卫星
早在20世纪70年代 ， 中国就已经开始了X射线天文观测 。 中科院高能所利用高空气球搭载X射线望远镜 ， 在40公里高空对X射线脉冲星、黑洞等类型的天体进行了观测研究 ， HXMT卫星正是在气球实验的基础上提出和研制的 。
为了完成这样的一个科学装置 ， 科学家们前前后后共努力了差不多20年的时间 ， 克服了各方面出现的困难 ， 最终才走到了今天 。
第一 ， 项目经验不足 。 在HXMT卫星之前 ， 我们国家没有真正做过天文望远镜 ， 尤其是空间天文望远镜 ， 对如何推动项目发展 ， 经验不足 。
第二 ， 经费不足 。 以前我们的科研投入量比较小 ， 但近几年随着经济的发展 ， 经费逐渐能满足需求 ， 可以支持HXMT卫星的研制建造 。
第三 ， 人才不足 。 在人才队伍方面 ， 虽然我们国家有航天队伍 ， 但研究空间、天文仪器的队伍非常小 ， 不适应这么大型的X射线卫星的研制 。
第四 ， 技术要求高 。 因为这个望远镜的设计思路非常创新 ， 用了很多新的空间仪器的技术 ， 我们需要自己研发 ， 之后按照航天要求把它研制出来 ， 这个过程非常复杂 。
既然这么困难 ， 为什么我们一定要建造它呢？
张双南老师介绍 ， 空间天文望远镜实际上开创了人类探索宇宙的一个窗口 。 人类在开创了这个领域之后 ， 人类就发射了各种各样的天文卫星 ， 也包括我们很熟悉的哈勃天文卫星 ， 所以人类对宇宙的探索是不会停止的 ， 会一直进行的 。
中国是一个航天大国 ， 世界上其他航天大国在利用航天来做科学研究方面都做了非常多的事情 ， 而我们国家在这方面做得比较少 ， 硬X射线调制望远镜是比较自然地进入空间开展基础研究的一个领域 ， 所以就选择了这个领域作为突破口 。
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HXMT卫星运行示意图
特点：能量覆盖面积广仪器几何面积大望远镜视场宽 张双南老师具体解释说 ， 首先 ， 这个X射线的仪器覆盖的范围是比较广的 ， 覆盖从1kev到300kev左右 ， 有基本上300倍的能量覆盖的范围 ， 如果再加上对伽马射线暴的探测能力 ， 到3000个kev ， 覆盖的范围就有3000倍 ， 很少有这样一个卫星能有这样宽的光子覆盖范围 。


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