2017年4月，“慧眼”衛星（全稱硬X射線調制望遠鏡衛星）起運發射場。同年6月15日11時00分，它從酒泉衛星發射中心蒼茫的戈壁灘上起飛，奔向更加蒼茫的宇宙。

2017年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 圖片來源：新華社

2024年6月24日，2023年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行，“慧眼空間天文衛星寬能段X射線探測技術及應用”榮獲2023年度國家科技進步獎二等獎。

中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所研究員、清華大學教授李惕碚，作為中國首顆X射線天文衛星“慧眼”背后的“靈魂人物”，為了這顆衛星能夠立項，奔走呼吁近20年。完成“慧眼”衛星的目標與圖景，道路注定不平坦，但“慧眼”最終一飛沖天。

“慧眼”衛星工程立項艱難

X射線，對人們來說並不陌生。在醫院拍攝透視片，或在公共場合接受安全檢查時，我們通常都會接觸到X射線。波長0.1至10納米的X射線被稱為軟X射線，其能量相對較低﹔波長在0.01至0.1納米之間的X射線被稱為硬X射線，其能量相對較高，穿透性也較強。

由於宇宙中許多天體都輻射X射線，探測宇宙中的X射線對探索宇宙奧秘具有重要意義。

1970年，美國發射了第一顆Ｘ射線天文衛星，人類打開了觀測宇宙的新窗口。那時，中國的相關研制工作尚屬空白。李惕碚開始認真思考，如何讓中國在高能天體物理領域趕超世界前沿。

“美國一個氣球上的硬X射線儀器要花幾百萬甚至上千萬美元，而我們的球載探測器作為科學院的重點項目，也隻獲得幾十萬人民幣的支持，怎麼去和美國比？”李惕碚指出，在硬X射線波段，天體觀測成像尤為困難，這是造成探測器代價昂貴的主要原因。“硬件做不起，中國人想都不要想，這就逼著我們去創造新的成像方法。”

1993年，李惕碚提出了基於直接解調方法的硬X射線調制望遠鏡的設想，計劃以此完成人類首次硬X射線成像巡天，探索宇宙的秘密。該設想如果能及時實現，中國將在一個重要的基礎科學前沿實現跨越式的發展。

任何一個空間項目的立項和建設都是很不容易的，就在立項的空檔期間，李惕碚團隊在“慧眼”原先的設計基礎上，增加了中能望遠鏡、低能望遠鏡兩組探測器，使“慧眼”成為全球覆蓋能區范圍最大的X射線天文望遠鏡，他們還緊跟國際發展前沿，不斷調整科學目標，優化儀器設計，讓“慧眼”的科學能力始終具有國際優勢。

時間不會辜負奮斗者的每一滴汗水。2011年3月，好消息終於傳來，國家批復硬X射線調制望遠鏡衛星工程正式立項。

一步一步攻克技術挑戰

“慧眼”衛星不僅是我國第一顆X射線天文衛星，也是中科院高能所粒子天體物理中心研究人員研制的第一顆衛星。從立項的那一刻起，技術挑戰才真正開始。

衛星立項之際，研究人員遇到的第一個難題來自望遠鏡最核心的部件——閃爍晶體探測器。這個探測器需要使用一種國際上早已實現商業化的復合晶體，可是當與國外廠商談“進口”事宜時，卻得到不能出口的答復。

進口大門堵死，就隻能走國產化道路。可是，當時我國企業生產的相關產品基本都是民用，對品質的要求沒有那麼苛刻。廠家之前不用考慮很多環境條件，晶體的能量分辨率一直達不到設計要求。

李惕碚團隊經過兩年半的掙扎、29個輪次的試制，最終才將國產化的路走通。

類似的困境，團隊遇到過很多，但憑借不屈不撓的精神，他們攻破了一個個難題。衛星有效載荷總設計師盧方軍曾用兩個字來形容研制過程——艱難。“但是我們堅持認為，第一顆衛星一定要自己做，要通過這顆衛星發展自己的技術，培養自己的人才。”盧方軍說。

最終，“慧眼”衛星的高能X射線望遠鏡擁有國際最大有效面積的閃爍晶體探測器陣列﹔中能X射線望遠鏡使用的硅陣列探測器，實現國產半導體X射線探測器首次且大規模的空間使用﹔在低能X射線望遠鏡方面，科研人員自主研制出百納米厚度的透軟X射線遮光膜。

2017年6月15日11時00分，“慧眼”衛星從酒泉衛星發射中心蒼茫的戈壁灘上起飛，奔向更加蒼茫的宇宙。

“慧眼”衛星產生“繼任者”

運行期間，“慧眼”實現了原定的科學目標，產出了很多重要成果。2017年8月17日，美國激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台首次發現雙中子星並合引力波事件，國際引力波電磁對應體觀測聯盟發現了該引力波事件的電磁對應體。當天，中國“慧眼”衛星對這次引力波事件也進行了成功監測。

2019年8月，基於“慧眼”衛星觀測X射線脈沖星導航的高精度實驗成果得以發表。2020年8月，“慧眼”衛星首次直接測量到迄今宇宙中的最強磁場。

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。

目前，“慧眼”衛星的“繼任者”——中國領導的大型國際合作空間項目“增強型X射線時變與偏振空間天文台”已進入方案設計階段。研制成功后，它將成為國際領先的旗艦級空間X射線天文台，其綜合性能相比國際同類衛星有一個數量級以上的提升，將把中國的空間高能天文研究帶入更高水平，在探索極端宇宙中有更多更重要的科學發現。

分享讓更多人看到