今天(北京時間2024年1月9日)15時03分,我國在西昌衛星發射中心使用長征二號丙運載火箭,成功將愛因斯坦探針衛星發射升空,衛星順利進入預定軌道,發射任務獲得圓滿成功。此次任務是長征系列運載火箭的第506次飛行。
又一顆空間科學衛星升空
愛因斯坦探針衛星是中國科學院空間科學先導專項繼“悟空”“墨子號”“慧眼”“實踐十號”“太極一號”“懷柔一號”“夸父一號”之后,研制發射的又一顆空間科學衛星。那么,它有哪些科學目標呢?
愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民:探針在天文學的探測設備里邊是經常用的一個詞語,表示是一個可以用來探測未知領域的工具。愛因斯坦探針衛星可以捕捉宇宙中突然出現的一種爆發的現象,或者是天體的劇烈活動。這種在宇宙中忽然出現、持續一段時間、轉瞬即逝的這種天體,我們也稱為暫現源。
捕捉宇宙中的暫現源是愛因斯坦探針衛星的主要任務。專家告訴我們,宇宙中有很多壯觀和神奇的暫現源和爆發源,從太陽系附近的恒星活動,到來自遙遠的早期宇宙的伽馬射線暴層出不窮,在很短的時間里就可以輻射巨大的能量,這些能量集中在x射線波段,呈現復雜的亮度變化,就像不斷綻放的“宇宙焰火”。它們產生于天體形成和演化的關鍵階段,攜帶著宇宙、星系和恒星研究的關鍵信息,然而由于地球大氣的吸收,這些蘊含寶貴信息的x射線無法到達地面。
愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民:這些暫現源都相對是比較遙遠的,它的信號也相對比較暗弱,它在天空中是隨機出現的,我們不知道它什么時候、在什么方向出現,目前的衛星是很難探測到,所以我們需要一個非常大的視野的和高靈敏度的監視器,這也是為什么我們要研制愛因斯坦探針衛星,這樣來捕捉這些更加遙遠和更加暗弱的暫現和爆發現象。
開展動態實時巡天監測
探索天體演化奧秘
目前科學家已發現的暫現源只是宇宙中的“冰山一角”,通過愛因斯坦探針衛星精準捕捉宇宙中更加遙遠和暗弱的暫現和爆發現象,將幫助我們解答哪些宇宙謎題呢?
愛因斯坦探針衛星設計壽命5年,將運行在距離地面600公里的軌道上,是國際首次在軟X射線波段開展大視場、高靈敏度、動態成像巡天監測。它就像一個宇宙天體爆發的“捕手”,精準捕捉更加遙遠和暗弱的暫現源和爆發天體,同時監測已知天體的活動,探究其本質和物理過程,對研究恒星活動、黑洞和中子星等致密天體的形成、演化、并合等過程具有重要科學意義。
愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民:愛因斯坦探針能夠解決的科學問題涉及面非常廣,從太陽系附近的恒星是如何產生、耀發,到銀河系中的白矮星,中子星和黑洞如何產生、耀發和活動,再到銀河系以外的其他星系中的超新星是如何爆炸的,它是從什么樣的恒星演化而來的?其他的星系中心是否存在一個超大質量黑洞?這些問題我們都(希望)能夠通過愛因斯坦探針衛星的觀測幫助我們回答,讓我們對動態的宇宙有更深入的理解和認識。
宇宙天體爆發“捕手”
探測能力國際領先
愛因斯坦探針衛星將幫助科學家解開眾多有關動態宇宙的未解之謎,幫助回答關于宇宙天體的起源演化及其基本物理規律的一系列重要科學問題,這樣一個宇宙天體爆發的“捕手”,它的探測能力有多強?攜帶了哪些裝備,又是如何做到的呢?
愛因斯坦探針衛星搭載了兩臺有效載荷,分別是寬視場X射線望遠鏡和后隨X射線望遠鏡。
愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民:衛星上的寬視場的x射線望遠鏡,有12個模塊分布在衛星的外圍,它的作用就是用來捕捉宇宙中這樣轉瞬即逝的爆發現象或者是暫現天體。一旦捕捉到爆發現象或暫現天體,衛星會快速地轉動過去,用上面另外一個載荷,叫做后隨x射線望遠鏡,用這兩個望遠鏡就對發現的暫現源進行深度跟蹤觀測,來得到更多的關于天體的x射線的信息。
要想捕捉到更遙遠、更加暗弱的爆發現象和暫現天體,需要望遠鏡具有更寬的視野、更高的靈敏度和空間分辨率。愛因斯坦探針衛星在國際上首次大規模運用了“龍蝦眼”微孔陣列聚焦成像技術。龍蝦眼睛由很多方形微孔組成,這種復眼結構讓龍蝦獲得很大的視野,科學家從龍蝦眼睛奇特的聚焦成像中受到了啟發,提出了仿生“龍蝦眼”的微孔陣列X射線聚焦成像原理。經過多年科研攻關和自主創新,我國科學家們最終給愛因斯坦探針衛星裝上了“龍蝦眼”望遠鏡,實現觀測靈敏度和空間分辨率相比同類型設備提升10倍以上,探測能力國際領先。
愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民:我手上的就是龍蝦眼微孔成像的一個器件,在一個約4厘米×4厘米的玻璃片上,有接近100萬個微孔,每個微孔的直徑只有40微米,所有的微孔都指向同一個球心。
愛因斯坦探針衛星首席科學家助理 龍蝦眼聚焦鏡負責人 張臣:每一個小孔都可以反射X射線,就把遠方來的x射線給匯聚、聚焦在我們的探測器上面,這樣我們就能看得更遠、更清楚。
衛星在軌 “體檢”后
將正式投入科學觀測
愛因斯坦探針衛星發射成功后,后續將展開哪些工作?什么時候開始正式觀測呢?
據介紹,發射升空后,科研團隊首先將對衛星展開在軌的全面測試,對衛星和載荷的性能進行一系列驗證。
愛因斯坦探針衛星科學應用系統總師 劉元:相當于給衛星先做一個全面“體檢”,表明整個衛星的工作狀態都是正常的、把設備整個狀態調到最優之后,我們會開展長期的科學觀測。預計每天大概會有100GB的數據回傳到地面,我們會把原始的數據進行解包,然后生成相應的科學數據產品,包括這些暫現源的能譜和光面的信息以及圖像,供科學團隊進行更深入地分析。
正式投入觀測后,一旦發現新的暫現或爆發天體,愛因斯坦探針衛星不僅能自動調整姿態、快速指向并鎖定目標,開展精細的自主觀測,其暫現源的警報系統還能通過北斗網絡下傳到科學運行中心,引導全球的天文望遠鏡開展多波段后隨觀測,來獲得更為豐富的觀測數據。
愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民:進行協同觀測的合作,這樣的話可以使我們的探測能段覆蓋得更寬,探測效果更好,能夠更好地推動我們對動態宇宙和極端宇宙的認識。
來源:央視新聞