好飯不怕晚？“慧眼”六大優點逐個數

　　6月15日，中國首顆X射線天文衛星“慧眼”從酒泉衛星發射中心升空。這是現場圖片。（王強/新華社）

　　新華社酒泉6月15日電 中國首枚X射線天文衛星“慧眼”已被穩穩地放置在距地球550公裡的近地圓軌道上，對著銀河系高能天體展開快速的“巡天”掃描。人們不禁好奇，它和著名的錢德拉X射線天文台、美國NuSTAR衛星有何區別？

　　人類第一個X射線天文衛星叫“烏呼魯”，是美國科學家1970年在肯尼亞發射升空的。“烏呼魯”在當地斯瓦西裡語中意為“自由”，它也確實打破了人類認識宇宙的一道枷鎖。從那時起，人們開始用X射線“巡天”，觀察宇宙天體的高能過程。

　　47年過去了，剛剛升空的中國“慧眼”是不是來遲了？畢竟太空中，不少X射線探測器來來回回，硬X射線調制望遠鏡（HXMT）有什麼技術優勢？

　　6月15日，中國首顆X射線天文衛星“慧眼”從酒泉衛星發射中心升空。（全曉書/新華社）

　　優點一：能區寬全覆蓋

　　能區寬是什麼意思？理解為“管得寬”就好啦！雖然HXMT的中文全稱叫硬X射線調制望遠鏡，但那是因為2011年立項時是這麼寫的。實際上，這顆衛星從1993年就有雛形了。

　　從1993年到2011年，整整18年過去了。其他國家的X射線探測技術也沒閑著啊，搶先發現了不少HXMT原定的科學目標。眼看科學機遇的“大門”越關越窄，中國高能物理學家們不斷給它加上了新的神器：在高能X射線望遠鏡之外，又增加了低能、中能X射線探測器。

　　這樣，同時具有高、中、低能望遠鏡，HXMT實際上是一個太空天文台。它首次實現了1—250keV的能區全覆蓋，能譜范圍達250倍，而一般光學望遠鏡的能譜范圍不到2倍。這樣它就可以在很寬的X射線波段內做精細研究，完成以前需要多顆衛星同時觀測的任務。

　　這是HXMT衛星有效載荷示意圖。（圖片來源：中科院高能所）

　　優點二：面積大信號多

　　鏡面望遠鏡由於受到制造工藝的限制,一般面積比較小。而HXMT的探測面積很大,探測到的信號就會更多。信號越多,就越有可能發現其他望遠鏡看不到的現象。

　　“對於同樣能被觀測到的源,你探測到的光子數少,而我探測到的光子數多,我就會比你發現更多的特性。”參與HXMT項目的青年科學家熊少林這樣概括大面積的優勢。

　　優點三：視場大巡天快

　　HXMT還具有視場很大的優勢,可以在兩天左右時間內完成銀道面的掃描。而鏡面望遠鏡由於視場很小,掃描一片天區需要花費很長的時間,所以一般隻做定點觀測。

　　“我們知道,天空中有很多暫現源，毫無征兆地就爆發了，又會毫無征兆地消失。掃描觀測可以進行有效監測，比較容易發現這些暫現源。”熊少林說,“對於一個已知源，當然也有可能取得新發現。但對於一個新的源，新發現的概率更大，甚至是全新的、聞所未聞的現象。

　　優點四：看多亮的源也不會晃瞎眼

　　在觀測X射線低能段時，往往會遇到光子堆積的問題。這是因為X射線有一個特性：能量越低，光子數量越多。這樣，探測器就無法把這多個光子區分開，也就測不清楚了。

　　HXMT的一大優勢就是,其低能望遠鏡在觀測強源時，沒有光子堆積效應。而聚焦型望遠鏡不適合觀測強源，因為它會把所有X射線的光子都聚到一點上,曝光量過大。所以一看太亮的源，它“眼前“就白茫茫一片。

　　優點五：“死時間”短效率更高

　　在探測X射線高能段時，常常會遇到另外一個問題：“死時間”。它的意思是：當高能探測器正忙於處理前一個入射光子時,恰好又有一個光子打到探測器上。但探測器對第二個光子無暇響應,就好像死了一樣。探測器對光子不做響應的這段時間,就是“死時間”。

　　“我們專門為此進行了特殊設計,來縮短‘死時間’。因此我們的高能探測器得到的信號也更多更准確。這對於幫助我們最終搞清楚X射線天體的輻射機制是非常有幫助的。”HXMT高能望遠鏡主任設計師劉聰展說。

　　高能准直器主管設計師清華大學金永杰教授團隊。（圖片來源：中科院高能所）

　　優點六：“變廢為寶”觀測伽馬暴

　　HXMT首席科學家張雙南創造性地為這顆衛星開發了一個新功能——觀測伽馬暴。這實際上使用的是高能望遠鏡主探測器中原本用於屏蔽本底X射線光子的碘化銫晶體。根據張雙南的建議，團隊的科學家們發現隻要對探測器工作高壓做適當調整,就完全可以用其來研究伽馬暴。

　　正是由於這種“變廢為寶”的創新設想,HXMT在觀測伽馬暴時都不需要正對著目標源,而且觀測能譜隨時間的變化非常好。“我們用高能探測器來觀測伽馬暴,它的面積是目前世界上最大的,靈敏度也是最好的。這樣,我們就可以看到比較弱的伽馬暴。”熊少林說。

　　如今，HXMT將和多顆先進的空間X射線天文衛星同“天”觀測。“后來者”能居上嗎？這點不用擔心。宇宙對於人類來說依然深不可測，觀測手段每前進一步，都有機會進一步拓展我們認知的版圖。擁有七大技術優勢的HXMT可謂“好飯不怕晚”。

　　面對這些怪異天體的“大象”，德國圖賓根大學天文與天體物理研究所科學家安德烈·聖安杰洛說，有了HXMT，科學家將不再是盲人摸象，而是能從頭到尾摸到它的全身。（新華社客戶端 記者 屈婷 全曉書 喻菲）