“慧眼”識天

“慧眼”是一顆硬X射線調制望遠鏡衛星，于2017年6月15日11時00分在我國酒泉衛星發射中心發射成功。

之所以叫這個名字，是寓意中國在太空“獨具慧眼”，能穿過星際物質的遮擋“看清”宇宙中的X射線，也為紀念推動中國高能天體物理發展的已故科學家何澤慧。

“慧眼”（HXMT）是我國首顆大型X射線空間天文衛星，設計壽命4年，外表呈立方體，總質量約為2 500kg，承載高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環境監測儀，通過巡天觀測、定點觀測和小天區掃描3種工作模式，能實現寬波段、高靈敏度、高分辨率的X射線空間觀測。它被稱為我國真正意義上第一個空間天文望遠鏡、第一個空間天文臺。

目前約有7臺能夠開展X射線觀測的空間設備在運行，包括美國航天局的核分光望遠鏡陣、歐洲空間局的XMM牛頓望遠鏡等。

“慧眼”此次去往太空的任務是對銀道面進行巡天觀測，發現新的高能變源和已知高能天體的新活動；通過觀測和分析黑洞、中子星等高能天體的光變和能譜性質，加深對致密天體黑洞強引力場中動力學、高能輻射過程的認識；探索利用X射線脈沖星進行航天器自主導航的技術和原理并開展在軌實驗等。

在宇宙中，脈沖星、伽馬射線暴、超新星遺跡、黑洞等都會射出X射線，如果可以接收到這些射線并加以分析，就能勾畫出這些天體的輪廓，對人類探索太空具有重要意義。

據科研人員介紹，之所以要將硬X射線望遠鏡衛星發射到幾百萬公里之外的軌道，是因為地基觀測仍然存在很多不足，比如X射線穿越地球大氣層時會嚴重衰減，導致地面觀測的準確性、全面性大打折扣。

X射線波段范圍是0.001納米至10納米，很多天體活動就是以發射X射線為表征，如果對它有足夠的認識，人們將得以一窺黑洞等天體運動的面貌。

目前人類派出的先遣衛星只能看到波長在0.1納米至10納米的X射線（被稱為軟X射線），對于能量較高、波長在0.01納米至0.1納米之間的X射線（被稱為硬X射線）只能“望洋興嘆”。而“慧眼”的出現有望發現大批被塵埃遮擋的超大質量黑洞和未知類型天體。

中國第一次把天文望遠鏡搬上太空軌道，除了得益于發射技術和測控技術外，更得益于高端的衛星數據傳輸技術。

科研人員給硬X射線調制望遠鏡衛星配備了一名專屬的“太空信使”——數傳分系統，它的主要功能是將硬X射線望遠鏡搜集到的數據實時傳輸到數據記錄系統或通過無線方式傳輸到地面接收站。

為確保太空信使忠誠記錄、長時間連續工作，科研人員像保健醫生一樣，通過抗輻照加固等手段提高產品“器官”自身抵抗力及自愈能力，確保這些“器官”能抵御各種風險、正常開展工作。

太空中的強輻射會對衛星的敏感器件等產品的壽命造成影響，為讓衛星服役到設計壽命，研制人員在衛星容易受輻射影響的部位加厚防輻射包裹。

比太空環境威脅更復雜的是單粒子翻轉對衛星芯片等的影響。單粒子翻轉是指宇宙中單個高能粒子射入半導體器件靈敏區，使器件邏輯狀態翻轉的現象。

衛星上的一臺臺設備就好比人體的一個個器官，太空輻射、粒子就像數不勝數的致病細菌，它們時刻企圖侵蝕到“器官”內部，嚴重威脅著“器官”的健康。

對一般衛星而言，可將受到影響的衛星設備進行關機、重啟來糾正錯誤，但對需要數傳分系統4年不間斷工作的硬X射線調制望遠鏡衛星來說，關機、重啟意味著數據中斷，太空信使的任務目標就無法實現。因此，設計師們利用三模冗余、定時刷新等方法增強了衛星數傳分系統的抗單粒子翻轉能力。（據華商網）endprint