1993年李(li)惕碚在中科(ke)院高能物理所做X射線(xian)觀測(ce)時(shi),和同(tong)事提出了(le)一(yi)種新的成(cheng)像(xiang)技術(shu)——直接解調方法。他們研(yan)制的新式硬(ying)X射線(xian)探測(ce)器(qi),搭載(zai)高空氣球上天觀測(ce)了(le)黑洞,得(de)出了(le)比美國同(tong)行好得(de)多的結(jie)果。之后,李(li)惕碚院士(shi)順理成(cheng)章地(di)提出,把這個探測(ce)器(qi)放到太空中去、也就是“硬(ying)X射線(xian)調制望遠鏡(jing)”(HXMT)的構想。
2000年,“973”項目(mu)“天(tian)體高能(neng)輻射的空間(jian)觀測(ce)與(yu)研究”立(li)項,在隨(sui)后的5年里,中科院高能(neng)所與(yu)清華大學合作對硬X射線調制(zhi)望遠(yuan)鏡進行預(yu)研,建(jian)成了HXMT望遠(yuan)鏡地面樣機(ji)。
2005年,HXMT作為中國第一顆天文衛星納入“十(shi)一五”科(ke)學規(gui)劃。然(ran)而基于(yu)對(dui)新(xin)技術的懷(huai)疑(yi),一些科(ke)學家要求(qiu)重新(xin)評審。于(yu)是中科(ke)院又組(zu)織了多次(ci)論證會議,最終HXMT再次(ci)得到專家們的普遍認(ren)可(ke)和(he)支持,中科(ke)院2006年7月再次(ci)優先推薦HXMT為“十(shi)一五”自主(zhu)空間科(ke)學項目。
2007年3月,中國(guo)(guo)發布《“十一五(wu)”空間科學(xue)發展(zhan)規劃(hua)》,提(ti)出(chu)“自主研(yan)制(zhi)硬(ying)(ying)X射(she)線(xian)調制(zhi)望遠鏡(jing),計劃(hua)2010年發射(she)上天,實(shi)現我國(guo)(guo)空間天文衛星零(ling)的突破(po),在黑洞物理研(yan)究等領域(yu)取得突破(po)”。世界(jie)各大通訊社以及《科學(xue)》等媒體馬上進行(xing)報道(dao)。同年10月,國(guo)(guo)務院(yuan)批(pi)準《航天發展(zhan)“十一五(wu)”規劃(hua)》,要求“優先支持(chi)面向(xiang)重大科學(xue)問題的自主創新項(xiang)目,研(yan)制(zhi)硬(ying)(ying)X射(she)線(xian)望遠鏡(jing)”。
2008年4月,原(yuan)國(guo)防科工(gong)委(wei)委(wei)托中國(guo)國(guo)際工(gong)程咨詢(xun)公(gong)司(si)(簡稱中咨公(gong)司(si))完(wan)成(cheng)了HXMT衛星(xing)立(li)項(xiang)可行性評(ping)估,核定衛星(xing)工(gong)程總經費約人民幣10億(yi)元。
2011年3月,硬X射(she)線調制望遠鏡衛星(xing)(xing)工(gong)程由(you)國防(fang)科(ke)工(gong)局與財政部共(gong)同(tong)批復立項,用(yong)戶單位為(wei)中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan),中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan)將該工(gong)程納(na)入空(kong)間先導專(zhuan)項計劃。其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)衛星(xing)(xing)、運載(zai)火箭分別(bie)(bie)由(you)中(zhong)(zhong)(zhong)國航天科(ke)技(ji)集團公司中(zhong)(zhong)(zhong)國空(kong)間技(ji)術研(yan)究院(yuan)、上海航天技(ji)術研(yan)究院(yuan)研(yan)制,地面(mian)測控系(xi)統(tong)由(you)西安衛星(xing)(xing)測控中(zhong)(zhong)(zhong)心負責(ze),中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan)國家空(kong)間科(ke)學中(zhong)(zhong)(zhong)心、遙感(gan)與數(shu)字地球研(yan)究所和高能物理(li)研(yan)究所分別(bie)(bie)負責(ze)地面(mian)應用(yong)系(xi)統(tong)建設及衛星(xing)(xing)數(shu)據接收、處(chu)理(li)、分發和科(ke)學應用(yong)。
2017年6月(yue)15日11時00分,中(zhong)國在酒泉衛星(xing)發(fa)(fa)射(she)(she)中(zhong)心采用(yong)長(chang)征(zheng)四(si)號乙運(yun)載火箭,成功發(fa)(fa)射(she)(she)首顆X射(she)(she)線(xian)空(kong)間天文(wen)衛星(xing)“慧(hui)眼”。此次發(fa)(fa)射(she)(she)任務是長(chang)征(zheng)系列運(yun)載火箭的第248次發(fa)(fa)射(she)(she)。
2018年1月30日(ri),中國首顆X射(she)線(xian)天文衛星(xing)“慧眼”正式交付(fu),投入(ru)使用(yong)。
2022年(nian)1月29日,據中國科(ke)學報(bao)報(bao)道,我國首顆X射線天文衛(wei)星(xing)(xing)“慧(hui)眼”設計(ji)壽命4年(nian),但它的(de)運行狀(zhuang)態(tai)一(yi)切正(zheng)常(chang),衛(wei)星(xing)(xing)平(ping)臺備用資源完好,1月14日,科(ke)學家們(men)召開衛(wei)星(xing)(xing)延壽會議,決定讓它再干(gan)兩年(nian)。
慧眼HXMT望遠鏡全稱硬(ying)X射線(xian)調制(zhi)望遠鏡衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(HXMT),是(shi)繼中歐合作(zuo)地球(qiu)空(kong)間探(tan)測(ce)雙星(xing)(xing)(xing)、“悟空(kong)”號暗物(wu)質粒(li)子(zi)探(tan)測(ce)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)和“墨子(zi)”號量子(zi)科(ke)學實(shi)驗衛(wei)星(xing)(xing)(xing)之后,中國又一顆重(zhong)要的(de)空(kong)間科(ke)學衛(wei)星(xing)(xing)(xing)。
慧(hui)眼(yan)HXMT望遠鏡設計壽命4年,呈立方(fang)體構(gou)型,總質量約為2500kg,裝載高(gao)能、中能、低能X射線(xian)望遠鏡和(he)空(kong)間環境監測(ce)(ce)器等4個探測(ce)(ce)有效(xiao)載荷,可觀測(ce)(ce)1~250keV能量范圍(wei)的(de)(de)X射線(xian)和(he)200keV~3MeV能量范圍(wei)的(de)(de)伽瑪射線(xian)。衛星采用直接(jie)解調成(cheng)像方(fang)法,通過掃描(miao)觀測(ce)(ce)可以完成(cheng)寬波段、高(gao)靈敏(min)度、高(gao)分辨(bian)率的(de)(de)空(kong)間X射線(xian)成(cheng)像,具有復(fu)雜的(de)(de)熱控保障、對(dui)地測(ce)(ce)控與(yu)數傳保障以及載荷長期工作下(xia)的(de)(de)能源保障能力。
“慧眼”衛(wei)星應用我國科學家首創的(de)直接解調成像方法,實現寬波(bo)段、高(gao)(gao)靈敏度、高(gao)(gao)空間分辨率(lv)X射(she)線(xian)巡天(tian)、定點和小(xiao)天(tian)區觀(guan)測(ce)(ce),在世界現有X射(she)線(xian)天(tian)文(wen)衛(wei)星中(zhong),具有先(xian)進的(de)暗弱變源巡天(tian)能(neng)力(li)、獨特的(de)多(duo)波(bo)段快速光(guang)變觀(guan)測(ce)(ce)能(neng)力(li)等優勢。衛(wei)星研制過(guo)程中(zhong),攻(gong)克了諸多(duo)設計難題,取得了X射(she)線(xian)探(tan)測(ce)(ce)載(zai)(zai)荷一體(ti)化(hua)設計與實施、慣性空間任意姿態(tai)下對地測(ce)(ce)控與數傳(chuan)鏈路保障技術(shu)等多(duo)項技術(shu)突破,有力(li)促進了新(xin)型元器件、特殊材料制備、載(zai)(zai)荷結構高(gao)(gao)精度加工等的(de)發展。
在(zai)軌測(ce)試期間,“慧眼”衛星(xing)開展(zhan)(zhan)了多個天區的掃描成(cheng)像觀測(ce)和對(dui)特定天體(ti)的定點觀測(ce),開展(zhan)(zhan)了伽馬射(she)線(xian)暴監測(ce)等應用測(ce)試,驗證(zheng)了衛星(xing)的各項(xiang)功能和性能,取得了銀道(dao)面掃描監測(ce)、黑洞及中子星(xing)雙星(xing)觀測(ce)、伽馬射(she)線(xian)暴、引(yin)力波電磁(ci)對(dui)應體(ti)探測(ce)、太陽(yang)耀(yao)發、特殊空(kong)間環境事件(jian)等初步(bu)科學成(cheng)果。
慧眼HXMT望遠鏡的(de)主(zhu)要(yao)工作(zuo)模式包(bao)括巡天(tian)觀(guan)測(ce)、定點觀(guan)測(ce)和小(xiao)天(tian)區(qu)掃(sao)描模式。衛星(xing)(xing)發(fa)射(she)入軌后(hou),將(jiang)開展四個方面的(de)空間探測(ce)活動(dong):一是(shi)將(jiang)對銀(yin)道面進行巡天(tian)觀(guan)測(ce),發(fa)現新的(de)高能(neng)(neng)變(bian)源和已知高能(neng)(neng)天(tian)體(ti)的(de)新活動(dong);二是(shi)通(tong)過觀(guan)測(ce)和分析黑(hei)洞、中子(zi)星(xing)(xing)等高能(neng)(neng)天(tian)體(ti)的(de)光變(bian)和能(neng)(neng)譜性質,加深對致密天(tian)體(ti)和黑(hei)洞強(qiang)引力場中動(dong)力學和高能(neng)(neng)輻射(she)過程的(de)認識;三是(shi)在(zai)硬X射(she)線(xian)(xian)/軟伽瑪射(she)線(xian)(xian)能(neng)(neng)區(qu)獲得伽馬射(she)線(xian)(xian)暴及其它爆發(fa)現象(xiang)的(de)能(neng)(neng)譜和時(shi)變(bian)觀(guan)測(ce)數據,研究宇宙深處(chu)大質量恒(heng)星(xing)(xing)死亡(wang)以及中子(zi)星(xing)(xing)并(bing)合等導致的(de)黑(hei)洞的(de)形成(cheng)過程;四是(shi)探索(suo)利用X射(she)線(xian)(xian)脈沖星(xing)(xing)進行航天(tian)器自主(zhu)導航的(de)技術和原理并(bing)開展在(zai)軌實(shi)驗。
2017年8月,慧眼(yan)HXMT望遠鏡在(zai)(zai)GW170817引(yin)力(li)波(bo)(bo)事(shi)(shi)件(jian)發生(sheng)時成功(gong)監(jian)測了引(yin)力(li)波(bo)(bo)源所在(zai)(zai)的(de)天區(qu),對其伽馬(ma)射(she)線電磁對應體(簡稱引(yin)力(li)波(bo)(bo)閃(shan))在(zai)(zai)高能區(qu)(MeV,百(bai)萬電子伏特(te))的(de)輻射(she)性質給出了嚴格的(de)限制(zhi),為全面理解該引(yin)力(li)波(bo)(bo)事(shi)(shi)件(jian)和引(yin)力(li)波(bo)(bo)閃(shan)的(de)物理機制(zhi)做出了重要貢獻。
2017年10月16日,雙(shuang)中子星(xing)并合產生引力波(bo)(GW170817)聯合觀(guan)測成(cheng)果(guo)全球(qiu)(qiu)發布(bu),在(zai)該歷史性(xing)事件的(de)全球(qiu)(qiu)聯測中,“慧眼”衛(wei)星(xing)對(dui)其高能電磁輻射對(dui)應體進行了(le)監(jian)測,確定(ding)了(le)伽馬(ma)射線的(de)流量上限。
2019年10月,科(ke)學家利用(yong)“慧眼”衛星進行系列觀測,將對(dui)黑洞系統(tong)準周(zhou)期振(zhen)蕩(dang)現象研究的能量上(shang)限從30keV(千電子伏特)提高到100keV,開啟了研究黑洞系統(tong)的新窗口。
2021年7月20日(ri)消息,“慧(hui)眼(yan)”首(shou)次(ci)清(qing)晰觀(guan)測到了黑洞雙星爆發過程的全景,揭示了黑洞雙星爆發標準圖像的產(chan)生(sheng)機制;完整探測到了第24太陽活動周最大耀(yao)斑(ban)的高(gao)能(neng)輻射過程,獲得了耀(yao)斑(ban)過程中非熱電子(zi)的譜指數演(yan)化(hua),為理解太陽高(gao)能(neng)輻射隨時間(jian)演(yan)化(hua)提(ti)供了新的觀(guan)測結(jie)果(guo)。
2022年7月,“慧眼(yan)”衛星(xing)團隊(dui)在(zai)編號為(wei)Swift J0243.6+6124的(de)中(zhong)子星(xing)X射線(xian)雙星(xing)發(fa)現了能量高達146千電子伏的(de)回旋(xuan)吸收線(xian),對(dui)應超過16億特(te)斯拉(la)(la)的(de)中(zhong)子星(xing)表(biao)面磁場(chang),繼2020年直(zhi)接(jie)測(ce)量到約10億特(te)斯拉(la)(la)的(de)宇(yu)宙最強磁場(chang)之后,再次大幅度(du)刷新了最高能量回旋(xuan)吸收線(xian)和宇(yu)宙最強磁場(chang)直(zhi)接(jie)測(ce)量的(de)世(shi)界紀錄(lu)。該項研究主要由中(zhong)國科學院(yuan)高能物理研究所(suo)與德(de)國圖賓根(gen)大學合作(zuo)完成,在(zai)《天體物理雜(za)志通訊》(Astrophysical Journal Letters)在(zai)線(xian)發(fa)表(biao)。
2022年7月5日,中國科學(xue)院(yuan)(中科院(yuan))發(fa)布消息,“慧眼(yan)”衛星團隊最(zui)近在編號為Swift J0243.6+6124的中子(zi)星X射線(xian)雙星發(fa)現了能量(liang)高(gao)(gao)達146千電子(zi)伏的回旋吸收線(xian),其(qi)對應超過16億(yi)特斯拉的中子(zi)星表面磁場,這是繼2020年直接測量(liang)到約10億(yi)特斯拉的宇(yu)宙(zhou)最(zui)強磁場之后,“慧眼(yan)”衛星再次大幅度刷新最(zui)高(gao)(gao)能量(liang)回旋吸收線(xian)和宇(yu)宙(zhou)最(zui)強磁場直接測量(liang)的世界(jie)紀錄。
HXMT的(de)成功發射和運行,使中國(guo)在國(guo)際競爭激烈的(de)的(de)高能天體物理(li)觀測領域占有重要的(de)一席之地(di)。
慧眼HXMT望遠鏡所屬的(de)(de)衛(wei)(wei)星工程是國(guo)(guo)防科工局牽頭組織實(shi)(shi)施的(de)(de)重(zhong)(zhong)大(da)空(kong)(kong)(kong)間科學(xue)任(ren)務,將顯著提(ti)升中國(guo)(guo)大(da)型科學(xue)衛(wei)(wei)星研(yan)制水(shui)平,填補中國(guo)(guo)空(kong)(kong)(kong)間X射線探測(ce)衛(wei)(wei)星的(de)(de)空(kong)(kong)(kong)白,實(shi)(shi)現中國(guo)(guo)在(zai)空(kong)(kong)(kong)間高能天體物理領域(yu)由地(di)面觀測(ce)向天地(di)聯(lian)合觀測(ce)的(de)(de)跨越。該星的(de)(de)投入使(shi)用使(shi)中國(guo)(guo)高能天文研(yan)究進入空(kong)(kong)(kong)間觀測(ce)的(de)(de)新(xin)階(jie)段,對提(ti)高中國(guo)(guo)在(zai)空(kong)(kong)(kong)間科學(xue)領域(yu)的(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)地(di)位(wei)和影響力(li)具(ju)有重(zhong)(zhong)要意義(yi)。
“慧眼(yan)”衛(wei)星的(de)(de)(de)“繼任者”——中國(guo)領(ling)導的(de)(de)(de)大型國(guo)際合作(zuo)空(kong)(kong)間(jian)項目(mu)“增強(qiang)型X射線時(shi)變與偏振(zhen)空(kong)(kong)間(jian)天(tian)文(wen)臺”已(yi)進入方(fang)案設計階(jie)段。研(yan)(yan)制成(cheng)功后(hou),它(ta)將成(cheng)為(wei)2027年(nian)后(hou)國(guo)際領(ling)先的(de)(de)(de)旗(qi)艦級空(kong)(kong)間(jian)X射線天(tian)文(wen)臺,其(qi)綜合性能相比(bi)國(guo)際同類衛(wei)星有一個數量級以上的(de)(de)(de)提升,將把中國(guo)的(de)(de)(de)空(kong)(kong)間(jian)高(gao)能天(tian)文(wen)研(yan)(yan)究帶入更(geng)(geng)高(gao)水平,將在(zai)探索極端宇宙(zhou)中有更(geng)(geng)多(duo)更(geng)(geng)重要的(de)(de)(de)科學發現。