2017年4月，“慧眼”卫星（全称硬X射线调制望远镜卫星）起运发射场。同年6月15日11时00分，它从酒泉卫星发射中心苍茫的戈壁滩上起飞，奔向更加苍茫的宇宙。

2017年6月15日，中国首颗X射线天文卫星“慧眼”从酒泉卫星发射中心升空 图片来源：新华社

2024年6月24日，2023年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，“慧眼空间天文卫星宽能段X射线探测技术及应用”荣获2023年度国家科技进步奖二等奖。

中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所研究员、清华大学教授李惕碚，作为中国首颗X射线天文卫星“慧眼”背后的“灵魂人物”，为了这颗卫星能够立项，奔走呼吁近20年。完成“慧眼”卫星的目标与图景，道路注定不平坦，但“慧眼”最终一飞冲天。

“慧眼”卫星工程立项艰难

X射线，对人们来说并不陌生。在医院拍摄透视片，或在公共场合接受安全检查时，我们通常都会接触到X射线。波长0.1至10纳米的X射线被称为软X射线，其能量相对较低；波长在0.01至0.1纳米之间的X射线被称为硬X射线，其能量相对较高，穿透性也较强。

由于宇宙中许多天体都辐射X射线，探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。

1970年，美国发射了第一颗Ｘ射线天文卫星，人类打开了观测宇宙的新窗口。那时，中国的相关研制工作尚属空白。李惕碚开始认真思考，如何让中国在高能天体物理领域赶超世界前沿。

“美国一个气球上的硬X射线仪器要花几百万甚至上千万美元，而我们的球载探测器作为科学院的重点项目，也只获得几十万人民币的支持，怎么去和美国比？”李惕碚指出，在硬X射线波段，天体观测成像尤为困难，这是造成探测器代价昂贵的主要原因。“硬件做不起，中国人想都不要想，这就逼着我们去创造新的成像方法。”

1993年，李惕碚提出了基于直接解调方法的硬X射线调制望远镜的设想，计划以此完成人类首次硬X射线成像巡天，探索宇宙的秘密。该设想如果能及时实现，中国将在一个重要的基础科学前沿实现跨越式的发展。

任何一个空间项目的立项和建设都是很不容易的，就在立项的空档期间，李惕碚团队在“慧眼”原先的设计基础上，增加了中能望远镜、低能望远镜两组探测器，使“慧眼”成为全球覆盖能区范围最大的X射线天文望远镜，他们还紧跟国际发展前沿，不断调整科学目标，优化仪器设计，让“慧眼”的科学能力始终具有国际优势。

时间不会辜负奋斗者的每一滴汗水。2011年3月，好消息终于传来，国家批复硬X射线调制望远镜卫星工程正式立项。

一步一步攻克技术挑战

“慧眼”卫星不仅是我国第一颗X射线天文卫星，也是中科院高能所粒子天体物理中心研究人员研制的第一颗卫星。从立项的那一刻起，技术挑战才真正开始。

卫星立项之际，研究人员遇到的第一个难题来自望远镜最核心的部件——闪烁晶体探测器。这个探测器需要使用一种国际上早已实现商业化的复合晶体，可是当与国外厂商谈“进口”事宜时，却得到不能出口的答复。

进口大门堵死，就只能走国产化道路。可是，当时我国企业生产的相关产品基本都是民用，对品质的要求没有那么苛刻。厂家之前不用考虑很多环境条件，晶体的能量分辨率一直达不到设计要求。

李惕碚团队经过两年半的挣扎、29个轮次的试制，最终才将国产化的路走通。

类似的困境，团队遇到过很多，但凭借不屈不挠的精神，他们攻破了一个个难题。卫星有效载荷总设计师卢方军曾用两个字来形容研制过程——艰难。“但是我们坚持认为，第一颗卫星一定要自己做，要通过这颗卫星发展自己的技术，培养自己的人才。”卢方军说。

最终，“慧眼”卫星的高能X射线望远镜拥有国际最大有效面积的闪烁晶体探测器阵列；中能X射线望远镜使用的硅阵列探测器，实现国产半导体X射线探测器首次且大规模的空间使用；在低能X射线望远镜方面，科研人员自主研制出百纳米厚度的透软X射线遮光膜。

2017年6月15日11时00分，“慧眼”卫星从酒泉卫星发射中心苍茫的戈壁滩上起飞，奔向更加苍茫的宇宙。

“慧眼”卫星产生“继任者”

运行期间，“慧眼”实现了原定的科学目标，产出了很多重要成果。2017年8月17日，美国激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台首次发现双中子星并合引力波事件，国际引力波电磁对应体观测联盟发现了该引力波事件的电磁对应体。当天，中国“慧眼”卫星对这次引力波事件也进行了成功监测。

2019年8月，基于“慧眼”卫星观测X射线脉冲星导航的高精度实验成果得以发表。2020年8月，“慧眼”卫星首次直接测量到迄今宇宙中的最强磁场。

中国科学院副院长相里斌强调，“慧眼”卫星正式在轨交付，进入长期运行管理阶段，标志着科学成果产出新阶段的开始。

目前，“慧眼”卫星的“继任者”——中国领导的大型国际合作空间项目“增强型X射线时变与偏振空间天文台”已进入方案设计阶段。研制成功后，它将成为国际领先的旗舰级空间X射线天文台，其综合性能相比国际同类卫星有一个数量级以上的提升，将把中国的空间高能天文研究带入更高水平，在探索极端宇宙中有更多更重要的科学发现。

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