蔣健

為了研究黑洞、中子星等高能致密天體的基本物理性質(zhì)以及它們對周圍時空的影響，中國科學院高能物理研究所和航天科技集團五院等單位研制了我國第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——HXMT衛(wèi)星。

HXMT衛(wèi)星的科學目的是接收來自天體的X射線，當然這種天體可以是中子星，也可以是黑洞?？茖W家主要是希望尋找一些以前人們不知道的黑洞和中子星，同時，對已經(jīng)知道的黑洞和中子星也進行觀測和研究，目的是用來拓展人們對它們的認識。

在宇宙中，當物質(zhì)被致密天體的引力俘獲后，會以螺旋運動掉向中心天體，速度越來越快，溫度越來越高，最后會發(fā)出強烈的、比一般X射線能量高的硬X射線。雖然X射線穿透能力比較強，但也不能穿透地球大氣，所以人們必須要到地球大氣層以外才有可能探測到來自天體的X射線。

自主研發(fā)

早在20世紀70年代，中國就已經(jīng)開始了X射線天文觀測。中科院高能所利用高空氣球搭載X射線望遠鏡，在40公里高空對X射線脈沖星、黑洞等類型的天體進行了觀測研究，HXMT衛(wèi)星正是在氣球?qū)嶒灥幕A(chǔ)上提出和研制的。

為了完成這樣的一個科學裝置，科學家們前前后后共努力了差不多20年的時間，克服了各方面出現(xiàn)的困難，最終才走到了今天。

第一，項目經(jīng)驗不足。在HXMT衛(wèi)星之前，我們國家沒有真正做過天文望遠鏡，尤其是空間天文望遠鏡，對如何推動項目發(fā)展，科學家們經(jīng)驗不足。

第二，經(jīng)費不足。以前我們的科研投入量比較小，但近幾年隨著經(jīng)濟的發(fā)展，經(jīng)費逐漸能滿足需求，可以支持HXMT衛(wèi)星的研制建造。

第三，人才不足。在人才隊伍方面，雖然我們國家有航天隊伍，但研究空間、天文儀器的隊伍非常少，不適應這么大型的X射線衛(wèi)星的研制。

第四，技術(shù)要求高。因為這個望遠鏡的設(shè)計思路非常創(chuàng)新，用了很多新的空間儀器的技術(shù)，我們需要自己研發(fā)，之后按照航天要求把它研制出來，這個過程非常復雜。

既然這么困難，為什么我們一定要建造它呢？

空間天文望遠鏡實際上開創(chuàng)了人類探索宇宙的一個窗口。人類在開創(chuàng)這個領(lǐng)域之后，就發(fā)射了各種各樣的天文衛(wèi)星，也包括我們很熟悉的哈勃天文衛(wèi)星。所以人類對宇宙的探索是不會停止的，研究會一直進行下去。

中國是一個航天大國，世界上其他航天大國在利用航天來做科學研究方面都做了非常多的事情，而我們國家在這方面做的比較少，硬X射線調(diào)制望遠鏡是比較自然地進入空間開展基礎(chǔ)研究的一個領(lǐng)域，所以我們就選擇了這個領(lǐng)域作為突破口。

望遠鏡的視場是比較寬的，它適合做一些天體物理的研究。比如，科學家們將會對中子星和黑洞進行非常高統(tǒng)計量、高波段的研究，這是以前的天文望遠鏡或者X射線望遠鏡比較難做到的。由于視場相對比較寬，面積又比較大，這樣它們對于銀河系內(nèi)的一些比較弱的源變化就會比較敏感，所以科學家們會對銀河系進行巡天的工作，來搜尋銀河系內(nèi)有多少像這樣的比較暗弱、隨時間變化的天體，這對他們理解銀河系內(nèi)的中子星和黑洞都是非常重要的。

巡天觀測模式

HXMT衛(wèi)星的觀測主要有三種模式，簡單地說就是掃描巡天模式、定點觀測模式和伽馬射線暴監(jiān)測模式。

掃描巡天模式?？茖W家預測銀河系里有很多中子星和黑洞，但是它們在哪里，都是什么樣子的，很多都還沒有發(fā)現(xiàn)，所以這個衛(wèi)星會對銀河系進行掃描和巡天的工作。

定向觀測模式?？茖W家已經(jīng)知道了一些天體源，或是通過巡天發(fā)現(xiàn)的天體源，他們會用望遠鏡指向它，這就叫作定向觀測。

伽馬射線暴監(jiān)測模式。這相當于“守株待兔”的模式，如果有一些非常強烈的伽馬射線暴被發(fā)現(xiàn)，儀器就會監(jiān)測到這個高流量的信號到達，科學家會來提供一個警報以進行后續(xù)的觀測等等。

展望未來

HXMT衛(wèi)星主要在四個方面有可能取得比較大的進展。

第一，預計會發(fā)現(xiàn)一批新的天體源，主要是以中子星和黑洞為主的新的高能天體。

第二，對一批比較亮的中子星和黑洞進行定點觀測。

第三，科學家有可能對中子星和黑洞的基本性質(zhì)，比如中子星的磁場和中子星的質(zhì)量、黑洞的質(zhì)量和黑洞的自轉(zhuǎn)等做出新的測量，也可以了解它們?yōu)槭裁磿懈鞣N各樣的活動性。

第四，對宇宙進行“監(jiān)視”，科學家預期每年能發(fā)現(xiàn)幾十個到幾百個伽馬射線暴，當然如果有些伽馬射線暴將來能和引力波事件建立關(guān)系，將會成為比較重要的進展。

同時，必須指出，科學研究中不乏意外的收獲，科學家們也十分期待HXMT衛(wèi)星能帶給人們意外的驚喜。endprint