我國首顆X射線調制望遠鏡衛星“慧眼”發射升空

6月15日，我國首顆硬X射線調制望遠鏡衛星“慧眼”成功搭載長征四號乙火箭發射升空。“慧眼”將實現1—250千電子伏特能區的X射線巡天，用於研究黑洞、脈沖星及伽馬射線暴，發現新天體或已知天體的新活動。

“慧眼”攜帶了高能、中能和低能三種望遠鏡，實現X射線探測全覆蓋。其中高能望遠鏡的設計能區為20-250千電子伏特，其主要載荷為18個復合晶體探測器，這些探測器也正是“慧眼”的眼睛。探測器的能量分辨率、探測效率、均勻性等關鍵性能參數需要在發射前在地面進行標定給出，否則入軌后將無法准確實現由觀測數據到真實天文對象的反演。

給探測器“標刻度”

“沒有經過標定的探測器，就像是沒有刻度線的尺子，當接收到X射線時，無法准確確定入射X射線光子的能量及數量。而開展地面標定實驗，相當於給探測器刻上了精密的刻線，讓它能精准地測出入射光子的信息，給相關天體物理科學研究提供准確、有價值的觀測數據。”“慧眼”高能望遠鏡主任設計師、中科院高能所劉聰展向科技日報記者解釋道。

2011年，承擔“慧眼”有效載荷研制工作的中科院高能所找到了中國計量院電離所，希望開展合作研究，解決X射線天文衛星探測器標定技術難題。經過近3年的努力，雙方從無到有，聯合建立了國內首套硬X射線探測器地面標定裝置HXCF。

指標優於國外

“該裝置提供的單能X射線能量范圍達15—180千電子伏特，上限180千電子伏特為國際同類裝置的最高水平，並首次解決了X射線注量測量與量值溯源的難題。”中國計量院研究員吳金杰介紹道。所謂X射線注量測量，是指測量出單位時間內單位面積上有多少光子通過。通過將測出的X射線注量和衛星探測器探測到的計數進行比對，就能了解探測器的探測效率。

據介紹，2015年，中國計量院和中科院高能所研制的硬X射線探測器地面標定裝置HXCF與意大利費拉拉大學的標定裝置LARIX進行了國際比對，HXCF無論在能量范圍、注量測量以及光源穩定性等指標上都優於意方的LARIX。費拉拉大學為國際知名天文學研究機構，在空間X射線探測儀器研制、地面標定及相關科學研究方面都具有豐富的經驗，具有除我國之外全世界能量最高的硬X射線探測器專用標定裝置LARIX。

在硬X射線探測器地面標定裝置研制成功的基礎上，中科院高能所和中國計量院研究團隊合作完成了對“硬X射線調制望遠鏡”衛星18個裝星用的復合晶體探測器和6個備用探測器的能量線性、能量分辨率、探測效率和均勻性等關鍵參數的地面標定實驗，共計1200機時。

監測“慧眼”長期在軌狀態

“慧眼”設計壽命4年，入軌后，將在空間環境下長期運行，探測器的表現會和在地面上時一樣嗎？為了監測“慧眼”長期在軌運行狀態，中國計量院和中科院高能所基於放射性活度計量技術，為“慧眼”研制了18枚活度在豁免水平的在軌標定源，保障衛星在軌運行期間的性能穩定。

“一方面，空間環境畢竟和地面環境不一樣，另外隨著探測器的長期工作，可能會出現老化現象，這些因素都可能導致探測器性能指標的漂移。因此，我們和高能所合作研制了在軌標定放射源，隨時都可以對探測器的性能指標進行監測，並以此為依據及時對相關參數進行調整，確保探測器在軌運行期間性能指標的穩定性。”標定源研制負責人、中國計量院梁珺成介紹道。

在吳金杰看來，硬X射線探測器地面標定裝置項目的完美收官只是一個起點，未來中國計量院還將繼續拓展單能X射線量子計量研究方向，不斷擴展單能X射線能量范圍、研制X射線量子探測器，以支撐我國X射線天文學、暗物質尋找等基礎前沿研究工作快速發展。（通訊員陳杭杭 記者唐婷）