1993年李惕碚(bei)在中(zhong)(zhong)科(ke)院高能物理所做X射線(xian)觀(guan)測時,和同(tong)事(shi)提出了(le)一種(zhong)新(xin)的(de)成(cheng)像技(ji)術——直接(jie)解調(diao)方法。他們(men)研制(zhi)的(de)新(xin)式硬(ying)X射線(xian)探測器,搭載高空(kong)氣(qi)球(qiu)上天(tian)觀(guan)測了(le)黑洞,得出了(le)比美國同(tong)行好得多的(de)結(jie)果。之后,李惕碚(bei)院士順理成(cheng)章地(di)提出,把這個探測器放(fang)到太(tai)空(kong)中(zhong)(zhong)去、也就是“硬(ying)X射線(xian)調(diao)制(zhi)望(wang)遠鏡”(HXMT)的(de)構(gou)想。
2000年,“973”項目“天體高(gao)能(neng)輻射(she)的空間(jian)觀測與研究”立項,在(zai)隨(sui)后的5年里,中(zhong)科(ke)院高(gao)能(neng)所與清華大學合(he)作對(dui)硬X射(she)線調制望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)進行(xing)預研,建成了(le)HXMT望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)地(di)面樣機。
2005年,HXMT作為(wei)中國第一(yi)顆天文衛星(xing)納入“十一(yi)五”科(ke)學規(gui)劃。然而(er)基(ji)于對(dui)新(xin)技術的懷(huai)疑,一(yi)些科(ke)學家要求重新(xin)評審。于是中科(ke)院又組織了多次(ci)論(lun)證會議,最終(zhong)HXMT再(zai)次(ci)得到專家們的普遍認可和支持(chi),中科(ke)院2006年7月再(zai)次(ci)優先推薦HXMT為(wei)“十一(yi)五”自主空間科(ke)學項目(mu)。
2007年(nian)3月,中國發(fa)布《“十一(yi)五”空(kong)間(jian)科學發(fa)展(zhan)規劃(hua)》,提出“自主研制硬X射線(xian)調制望(wang)遠(yuan)鏡,計劃(hua)2010年(nian)發(fa)射上天,實現我國空(kong)間(jian)天文衛(wei)星(xing)零的(de)(de)突破,在黑洞物理(li)研究等領域取(qu)得突破”。世界各大通訊社以(yi)及《科學》等媒體(ti)馬(ma)上進(jin)行報(bao)道。同年(nian)10月,國務院批準《航(hang)天發(fa)展(zhan)“十一(yi)五”規劃(hua)》,要求“優先支持面向重大科學問題的(de)(de)自主創(chuang)新項目,研制硬X射線(xian)望(wang)遠(yuan)鏡”。
2008年4月,原國(guo)防科工(gong)(gong)委委托中(zhong)國(guo)國(guo)際工(gong)(gong)程咨詢公(gong)司(si)(簡稱中(zhong)咨公(gong)司(si))完成了HXMT衛星(xing)立項可行(xing)性評估,核定(ding)衛星(xing)工(gong)(gong)程總經費約人民(min)幣10億元。
2011年3月,硬X射線調制望遠鏡衛(wei)星工(gong)程(cheng)由國(guo)防(fang)科(ke)(ke)(ke)工(gong)局與財政部共同批復立項,用(yong)戶單位(wei)為中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)(ke)(ke)院,中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)(ke)(ke)院將該(gai)工(gong)程(cheng)納入空間(jian)先導(dao)專項計劃(hua)。其中(zhong)(zhong)(zhong)衛(wei)星、運載火箭(jian)分(fen)(fen)別由中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)航(hang)天科(ke)(ke)(ke)技集(ji)團公(gong)司(si)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)空間(jian)技術(shu)研究(jiu)院、上海航(hang)天技術(shu)研究(jiu)院研制,地面測控系(xi)統由西安(an)衛(wei)星測控中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)負責,中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)(ke)(ke)院國(guo)家空間(jian)科(ke)(ke)(ke)學(xue)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)、遙感與數字地球研究(jiu)所和高能物(wu)理研究(jiu)所分(fen)(fen)別負責地面應(ying)用(yong)系(xi)統建設及衛(wei)星數據接收、處理、分(fen)(fen)發和科(ke)(ke)(ke)學(xue)應(ying)用(yong)。
2017年6月(yue)15日(ri)11時00分(fen),中國在酒泉(quan)衛(wei)星發射(she)中心采用長征四號乙運載(zai)(zai)火(huo)箭(jian),成功發射(she)首顆(ke)X射(she)線空間天文衛(wei)星“慧眼”。此次發射(she)任務是長征系列運載(zai)(zai)火(huo)箭(jian)的第248次發射(she)。
2018年(nian)1月30日(ri),中國首顆(ke)X射線(xian)天(tian)文衛星(xing)“慧眼”正式交付(fu),投入使用。
2022年1月29日(ri),據中國科學報報道,我國首顆X射線(xian)天文衛(wei)星(xing)“慧(hui)眼”設計壽(shou)命4年,但它(ta)(ta)的(de)運(yun)行狀態一切正常,衛(wei)星(xing)平臺備用資源完(wan)好,1月14日(ri),科學家們召(zhao)開衛(wei)星(xing)延壽(shou)會議,決定讓它(ta)(ta)再干兩年。
慧眼HXMT望遠(yuan)鏡(jing)全稱(cheng)硬X射線(xian)調制望遠(yuan)鏡(jing)衛(wei)星(xing)(HXMT),是繼中歐合作地(di)球空間(jian)探測雙星(xing)、“悟空”號(hao)暗物質粒子(zi)(zi)探測衛(wei)星(xing)和“墨子(zi)(zi)”號(hao)量子(zi)(zi)科學(xue)實驗(yan)衛(wei)星(xing)之后,中國又一顆重要(yao)的空間(jian)科學(xue)衛(wei)星(xing)。
慧眼HXMT望(wang)遠鏡設計壽命4年,呈立(li)方(fang)體構型,總(zong)質量(liang)約為(wei)2500kg,裝載高能(neng)(neng)、中能(neng)(neng)、低(di)能(neng)(neng)X射線(xian)望(wang)遠鏡和空(kong)間環境監測(ce)(ce)器等4個探測(ce)(ce)有(you)效載荷(he),可觀(guan)測(ce)(ce)1~250keV能(neng)(neng)量(liang)范圍(wei)的X射線(xian)和200keV~3MeV能(neng)(neng)量(liang)范圍(wei)的伽瑪(ma)射線(xian)。衛(wei)星采用直(zhi)接解調成(cheng)(cheng)像(xiang)方(fang)法,通(tong)過掃描觀(guan)測(ce)(ce)可以完成(cheng)(cheng)寬波(bo)段、高靈敏(min)度、高分辨率的空(kong)間X射線(xian)成(cheng)(cheng)像(xiang),具有(you)復(fu)雜的熱控保障(zhang)(zhang)、對地(di)測(ce)(ce)控與數傳保障(zhang)(zhang)以及載荷(he)長期工作下的能(neng)(neng)源保障(zhang)(zhang)能(neng)(neng)力。
“慧眼”衛(wei)(wei)星應用我(wo)國科學(xue)家首創的直接(jie)解調成像(xiang)方法,實(shi)現寬波段、高靈(ling)敏度、高空間(jian)分辨率(lv)X射(she)線(xian)巡(xun)天、定點和小天區觀測(ce),在世(shi)界(jie)現有X射(she)線(xian)天文衛(wei)(wei)星中(zhong),具有先進(jin)(jin)的暗弱變(bian)源巡(xun)天能力、獨特的多波段快速光(guang)變(bian)觀測(ce)能力等(deng)優勢。衛(wei)(wei)星研制過程(cheng)中(zhong),攻克了諸多設計(ji)難題,取得了X射(she)線(xian)探測(ce)載荷一體化設計(ji)與實(shi)施、慣性(xing)空間(jian)任意姿態下對(dui)地測(ce)控與數傳鏈路保障技術等(deng)多項(xiang)技術突破(po),有力促進(jin)(jin)了新型(xing)元器件、特殊材料制備、載荷結構高精度加工等(deng)的發展。
在軌測試(shi)期間(jian),“慧眼”衛(wei)星(xing)開展(zhan)了(le)多個(ge)天區的掃描成像觀(guan)測和(he)對特定(ding)天體的定(ding)點觀(guan)測,開展(zhan)了(le)伽馬射(she)(she)線暴監測等應用測試(shi),驗證了(le)衛(wei)星(xing)的各(ge)項(xiang)功能和(he)性(xing)能,取得了(le)銀道面(mian)掃描監測、黑洞及中子星(xing)雙星(xing)觀(guan)測、伽馬射(she)(she)線暴、引(yin)力波電(dian)磁(ci)對應體探(tan)測、太陽耀發(fa)、特殊空間(jian)環境(jing)事件(jian)等初步科學成果。
慧眼(yan)HXMT望遠鏡(jing)的(de)(de)主要工作(zuo)模(mo)式包括巡天(tian)(tian)觀(guan)(guan)測(ce)、定點觀(guan)(guan)測(ce)和(he)(he)(he)小天(tian)(tian)區掃(sao)描模(mo)式。衛星發射(she)(she)(she)(she)入軌后,將(jiang)開展四個方面的(de)(de)空(kong)間探測(ce)活動(dong)(dong):一(yi)是將(jiang)對銀道(dao)面進(jin)行巡天(tian)(tian)觀(guan)(guan)測(ce),發現(xian)新的(de)(de)高(gao)能(neng)變源和(he)(he)(he)已知(zhi)高(gao)能(neng)天(tian)(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)新活動(dong)(dong);二(er)是通過觀(guan)(guan)測(ce)和(he)(he)(he)分析黑洞(dong)(dong)、中子(zi)星等高(gao)能(neng)天(tian)(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)光變和(he)(he)(he)能(neng)譜(pu)性質,加(jia)深對致密(mi)天(tian)(tian)體(ti)(ti)和(he)(he)(he)黑洞(dong)(dong)強(qiang)引力場(chang)中動(dong)(dong)力學和(he)(he)(he)高(gao)能(neng)輻射(she)(she)(she)(she)過程的(de)(de)認識(shi);三是在(zai)硬X射(she)(she)(she)(she)線(xian)/軟伽(jia)瑪(ma)射(she)(she)(she)(she)線(xian)能(neng)區獲得伽(jia)馬射(she)(she)(she)(she)線(xian)暴及(ji)其它爆(bao)發現(xian)象(xiang)的(de)(de)能(neng)譜(pu)和(he)(he)(he)時變觀(guan)(guan)測(ce)數(shu)據(ju),研究宇宙深處(chu)大質量恒星死亡以及(ji)中子(zi)星并合(he)等導致的(de)(de)黑洞(dong)(dong)的(de)(de)形成(cheng)過程;四是探索利用(yong)X射(she)(she)(she)(she)線(xian)脈沖星進(jin)行航天(tian)(tian)器自主導航的(de)(de)技術和(he)(he)(he)原理(li)并開展在(zai)軌實驗。
2017年8月,慧眼HXMT望遠鏡在GW170817引(yin)力(li)波(bo)(bo)事(shi)件發生時成功(gong)監測了引(yin)力(li)波(bo)(bo)源所在的(de)天區,對其伽馬射(she)線電磁對應體(簡稱(cheng)引(yin)力(li)波(bo)(bo)閃)在高(gao)能區(MeV,百萬電子伏特)的(de)輻(fu)射(she)性質(zhi)給出了嚴格的(de)限(xian)制,為(wei)全面理(li)解該引(yin)力(li)波(bo)(bo)事(shi)件和引(yin)力(li)波(bo)(bo)閃的(de)物理(li)機制做出了重要貢(gong)獻。
2017年10月16日,雙中(zhong)子星并合產(chan)生引力波(GW170817)聯合觀(guan)測(ce)成果全球發布(bu),在(zai)該歷史性事件的(de)全球聯測(ce)中(zhong),“慧眼”衛星對其高(gao)能電磁輻(fu)射對應體進(jin)行了(le)監(jian)測(ce),確(que)定了(le)伽馬射線(xian)的(de)流量上限。
2019年10月,科(ke)學家利用(yong)“慧眼”衛(wei)星進(jin)行系列觀測,將對(dui)黑(hei)洞(dong)系統(tong)準(zhun)周期(qi)振蕩現象研(yan)究(jiu)的(de)能量上限(xian)從30keV(千電子(zi)伏特(te))提高到(dao)100keV,開(kai)啟了研(yan)究(jiu)黑(hei)洞(dong)系統(tong)的(de)新窗(chuang)口。
2021年(nian)7月20日消息(xi),“慧眼”首(shou)次清(qing)晰(xi)觀測到(dao)(dao)了(le)(le)黑洞雙星(xing)爆發過(guo)程(cheng)的(de)全(quan)景,揭示了(le)(le)黑洞雙星(xing)爆發標準圖像的(de)產生(sheng)機(ji)制;完整探測到(dao)(dao)了(le)(le)第24太(tai)陽活動周(zhou)最(zui)大耀斑的(de)高能輻(fu)射過(guo)程(cheng),獲得了(le)(le)耀斑過(guo)程(cheng)中(zhong)非熱電(dian)子的(de)譜指數演(yan)化(hua)(hua),為理解太(tai)陽高能輻(fu)射隨時間演(yan)化(hua)(hua)提供了(le)(le)新(xin)的(de)觀測結果。
2022年7月,“慧(hui)眼”衛(wei)星(xing)團隊在(zai)(zai)編號為Swift J0243.6+6124的(de)(de)中(zhong)(zhong)子星(xing)X射線雙星(xing)發(fa)現(xian)了能量(liang)高達146千電子伏的(de)(de)回旋吸(xi)收線,對應超過(guo)16億(yi)特斯拉(la)的(de)(de)中(zhong)(zhong)子星(xing)表(biao)面磁場(chang),繼2020年直接測(ce)量(liang)到約10億(yi)特斯拉(la)的(de)(de)宇宙(zhou)最強(qiang)磁場(chang)之后(hou),再次大(da)幅(fu)度刷新了最高能量(liang)回旋吸(xi)收線和宇宙(zhou)最強(qiang)磁場(chang)直接測(ce)量(liang)的(de)(de)世界紀錄。該項(xiang)研(yan)究主要由中(zhong)(zhong)國科學院高能物(wu)理研(yan)究所與德(de)國圖(tu)賓根大(da)學合作完成,在(zai)(zai)《天體物(wu)理雜志通(tong)訊(xun)》(Astrophysical Journal Letters)在(zai)(zai)線發(fa)表(biao)。
2022年7月(yue)5日(ri),中國科(ke)學院(中科(ke)院)發布消(xiao)息,“慧眼”衛星(xing)(xing)(xing)團隊最(zui)(zui)(zui)近在(zai)編號為Swift J0243.6+6124的(de)中子星(xing)(xing)(xing)X射線雙星(xing)(xing)(xing)發現了能量(liang)高達146千電子伏(fu)的(de)回旋吸收線,其(qi)對應超(chao)過16億特斯(si)拉(la)的(de)中子星(xing)(xing)(xing)表面磁場(chang),這(zhe)是繼(ji)2020年直接(jie)(jie)測量(liang)到約10億特斯(si)拉(la)的(de)宇(yu)宙(zhou)最(zui)(zui)(zui)強磁場(chang)之后,“慧眼”衛星(xing)(xing)(xing)再次大幅度刷(shua)新最(zui)(zui)(zui)高能量(liang)回旋吸收線和宇(yu)宙(zhou)最(zui)(zui)(zui)強磁場(chang)直接(jie)(jie)測量(liang)的(de)世界紀錄。
HXMT的(de)(de)成功發射和運(yun)行,使中國在國際競爭激(ji)烈的(de)(de)的(de)(de)高(gao)能天(tian)體物理觀測(ce)領(ling)域占有重要的(de)(de)一席之(zhi)地。
慧(hui)眼HXMT望遠鏡所屬(shu)的(de)衛星工程是國(guo)(guo)防(fang)科工局牽頭(tou)組(zu)織(zhi)實(shi)施的(de)重大空(kong)間(jian)(jian)科學任務,將顯(xian)著提升(sheng)中(zhong)國(guo)(guo)大型科學衛星研(yan)制水(shui)平,填補中(zhong)國(guo)(guo)空(kong)間(jian)(jian)X射線探測衛星的(de)空(kong)白(bai),實(shi)現中(zhong)國(guo)(guo)在空(kong)間(jian)(jian)高能(neng)天體物理領域由地面觀測向(xiang)天地聯合(he)觀測的(de)跨越。該(gai)星的(de)投入使(shi)用(yong)使(shi)中(zhong)國(guo)(guo)高能(neng)天文研(yan)究進(jin)入空(kong)間(jian)(jian)觀測的(de)新階段,對(dui)提高中(zhong)國(guo)(guo)在空(kong)間(jian)(jian)科學領域的(de)國(guo)(guo)際地位和影響力具有重要(yao)意義(yi)。
“慧(hui)眼”衛星(xing)的“繼任者”——中國(guo)(guo)領導的大(da)型(xing)國(guo)(guo)際(ji)合(he)作空間項目“增強型(xing)X射線時變與偏(pian)振空間天文(wen)臺”已進(jin)入方案設(she)計階(jie)段。研制成功后,它將成為2027年后國(guo)(guo)際(ji)領先的旗艦級空間X射線天文(wen)臺,其綜合(he)性能相比國(guo)(guo)際(ji)同類衛星(xing)有(you)一個數(shu)量級以上的提升,將把(ba)中國(guo)(guo)的空間高能天文(wen)研究帶入更高水平,將在探索極(ji)端宇宙中有(you)更多更重要的科學發現。