我國首顆X射線天文衛星“慧眼”投入使用

7個多月在軌測試 成績單背后有“絕活”

2018年01月31日08:35  來源:科技日報
 
原標題:我國首顆X射線天文衛星“慧眼”投入使用

  30日,國防科工局、國家航天局等在北京舉行“慧眼”衛星在軌投入使用儀式。“慧眼”衛星總師潘騰在儀式上說,“慧眼”遨游太空,使我國高能天文研究進入空間觀測新階段,對提高我國在空間科學領域的國際地位和影響力具有重要意義。

  作為我國自主設計研制的首顆大型X射線天文衛星,“慧眼”在2017年6月15日成功發射,在軌運行期間,圓滿完成衛星平台、有效載荷、地面應用系統等測試任務。測試結果表明,衛星各項功能、性能符合工程研制總要求,具備投入使用條件。

  中國科學院高能物理研究所研究員、“慧眼”衛星首席科學家張雙南說,“慧眼”是國際上唯一同時具有大探測器面積、高時間精度且完整監測引力波爆發過程的高能探測器,已多次參加國際空間和地面聯測。通過“慧眼”等工作,人類首次“聽到”和“看到”宇宙深處劇烈爆發現象,直接探測到由雙中子星並合發出的“雷鳴電閃”﹔進行宇宙最強磁場的硬X射線回旋吸收線觀測,發現了中子星內部結構的“缺失環節”,提供研究中子星內部超高密度、超流體、超導體結構的新線索等。

  未來,“慧眼”將為我國科學家提供遙遠宇宙中的天體(黑洞)、中子星和中子星雙星的高靈敏度圖像。中國科學院副院長相裡斌強調,“慧眼”衛星正式在軌交付,進入長期運行管理階段,標志著科學成果產出新階段的開始。

  為擴大“慧眼”衛星及空間高能物理研究領域的國際影響力,發展空間科學等,國家航天局會同中科院共同成立了“慧眼”衛星國際科學委員會。將為“慧眼”衛星在軌期間交叉檢驗、對比觀測及地面多波段協同觀測等提供咨詢服務、國際合作﹔基於衛星數據,開展廣泛的數據應用和合作研究,推進數據共享服務﹔開展衛星及相關領域發展動態和技術預測研究,為后續衛星計劃發展提供科學依據等。而國家航天局正在推進實施“慧眼”衛星數據管理辦法等,規范數據管理,促進數據應用和科學產出最大化。

  記者從中國航天科技集團五院了解到,在7個多月的在軌測試階段,“慧眼”運行穩定,大部分指標超出預期。這份優異的成績單背后,離不開“慧眼”身上的幾手“絕活”。

  “慧眼”是一顆對全天球觀測的衛星,壽命期內將觀測多種空間目標,要想提高其觀測能力,首先要提高各種觀測模式下的控制精度。為此,五院團隊圍繞巡天、定點和小天區掃描三種模式,對衛星的姿態控制方式和指向精度進行設計攻關,最終確保“慧眼”的實際指向精度比指標要求提高了近十倍,以保証它能最大發揮其觀測能力。

  為了對宇宙天體高能事件實現全天時、大范圍觀測,“慧眼”集全天球掃描、目標定點凝視、小天區深度掃描、γ暴探測等多種探測模式於一身。為了提高效率,這些模式還能穿插使用、隨時切換。

  通常衛星升空后,都是按照地面站發出的指令,完成既定任務。而五院團隊為“慧眼”賦予了多種自主管理、自主保護功能。“慧眼”沒有固定的對地面,飛天后每個面都可能對著地面。設計師們針對這一特點,通過採用兩副天線、兩兩組陣的方式,解決了全空間測控難題,實現了數傳天線在軌自主選擇。這使得衛星不需要地面發指令,就能自主選擇、自動切換,隨時與“家裡”保持聯系。

  衛星要取得良好的在軌表現,除了卓越的技能,也離不開過硬的身板。“慧眼”在全世界同類衛星中工作模式最多,因而採用了五院最成熟可靠的衛星平台,不僅在承載能力、載荷安裝方式、穩定性等方面適應能力強,在平台的設計、姿態控制、溫度控制等方面也具備世界一流水平。

  未來,“慧眼”不會一個人戰斗。按照我國空間X射線探測“探索、詳測、深巡”三步走戰略,2018年我國科學家將積極推動增強型X射線時變與偏振空間天文台(eXTP)立項,這將是“慧眼”之后又一個具有世界領先水平的空間X射線探測項目,也可能成為未來10至15年內,我國空間科學領域的旗艦項目,有望在極端條件下的基本物理規律研究方面取得重大突破。(記者 李禾 付毅飛)

(責編:喻紅(實習生)、張希)