1993年李(li)(li)惕碚(bei)(bei)在中科院(yuan)高(gao)能物理(li)所做X射(she)(she)線(xian)觀測(ce)時,和同事提(ti)出了一種(zhong)新的成像技術——直接解調方法。他們研制的新式硬(ying)X射(she)(she)線(xian)探測(ce)器,搭載(zai)高(gao)空氣球上天觀測(ce)了黑(hei)洞,得出了比美國同行好得多的結果(guo)。之后,李(li)(li)惕碚(bei)(bei)院(yuan)士順理(li)成章地提(ti)出,把這(zhe)個探測(ce)器放到太(tai)空中去、也就是“硬(ying)X射(she)(she)線(xian)調制望遠鏡”(HXMT)的構想。
2000年(nian),“973”項目“天體高(gao)能輻射(she)的空(kong)間(jian)觀測與研究”立項,在隨后(hou)的5年(nian)里,中科院高(gao)能所與清(qing)華大學合(he)作對硬X射(she)線調制望(wang)遠(yuan)鏡進行預研,建成了HXMT望(wang)遠(yuan)鏡地面樣機。
2005年,HXMT作為中國第(di)一(yi)(yi)顆(ke)天文(wen)衛星納(na)入“十(shi)一(yi)(yi)五(wu)”科(ke)學規劃。然而基于對新技(ji)術(shu)的懷疑,一(yi)(yi)些科(ke)學家要(yao)求重(zhong)新評審(shen)。于是中科(ke)院又(you)組(zu)織了(le)多次(ci)論證會議,最終HXMT再次(ci)得(de)到專家們的普遍認可和支持,中科(ke)院2006年7月再次(ci)優(you)先推薦HXMT為“十(shi)一(yi)(yi)五(wu)”自主空間科(ke)學項目。
2007年(nian)3月(yue),中國發(fa)布《“十一(yi)五(wu)”空(kong)間科(ke)(ke)學發(fa)展(zhan)(zhan)規(gui)劃(hua)》,提出“自主(zhu)研制(zhi)(zhi)硬(ying)X射線調制(zhi)(zhi)望遠(yuan)鏡,計劃(hua)2010年(nian)發(fa)射上(shang)天(tian),實現我國空(kong)間天(tian)文衛星零的突(tu)破(po),在黑洞物理(li)研究等(deng)領(ling)域取得(de)突(tu)破(po)”。世界各大通訊社以及《科(ke)(ke)學》等(deng)媒體馬(ma)上(shang)進行報道。同年(nian)10月(yue),國務院批準(zhun)《航天(tian)發(fa)展(zhan)(zhan)“十一(yi)五(wu)”規(gui)劃(hua)》,要(yao)求“優(you)先支持(chi)面向(xiang)重大科(ke)(ke)學問題的自主(zhu)創(chuang)新項(xiang)目,研制(zhi)(zhi)硬(ying)X射線望遠(yuan)鏡”。
2008年4月,原國(guo)防科工委委托中國(guo)國(guo)際工程(cheng)咨詢(xun)公司(簡稱中咨公司)完成了HXMT衛星(xing)立項可行性評估,核定衛星(xing)工程(cheng)總經費約人(ren)民幣10億元(yuan)。
2011年3月,硬X射線(xian)調制望遠鏡衛星(xing)工(gong)程(cheng)由(you)國(guo)防(fang)科工(gong)局與財政部共(gong)同批復立項(xiang),用戶單位為中(zhong)(zhong)(zhong)科院(yuan),中(zhong)(zhong)(zhong)科院(yuan)將該(gai)工(gong)程(cheng)納入空(kong)間(jian)先導(dao)專項(xiang)計劃。其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)衛星(xing)、運載(zai)火箭(jian)分(fen)(fen)別由(you)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)航(hang)天(tian)科技集團公司中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)空(kong)間(jian)技術研究院(yuan)、上海航(hang)天(tian)技術研究院(yuan)研制,地面(mian)測(ce)控系(xi)統(tong)由(you)西安衛星(xing)測(ce)控中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)負(fu)責(ze),中(zhong)(zhong)(zhong)科院(yuan)國(guo)家空(kong)間(jian)科學(xue)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)、遙感與數字地球研究所(suo)和高能物理研究所(suo)分(fen)(fen)別負(fu)責(ze)地面(mian)應用系(xi)統(tong)建設及衛星(xing)數據(ju)接(jie)收、處理、分(fen)(fen)發和科學(xue)應用。
2017年6月15日11時00分,中國在(zai)酒泉衛星(xing)發(fa)射(she)(she)中心采用(yong)長(chang)征(zheng)四(si)號乙運載(zai)火(huo)(huo)箭(jian),成(cheng)功發(fa)射(she)(she)首顆X射(she)(she)線(xian)空間(jian)天文衛星(xing)“慧(hui)眼”。此次發(fa)射(she)(she)任務是(shi)長(chang)征(zheng)系列(lie)運載(zai)火(huo)(huo)箭(jian)的第248次發(fa)射(she)(she)。
2018年(nian)1月30日,中國首(shou)顆(ke)X射線天文衛星“慧(hui)眼”正式交付,投入使用。
2022年1月(yue)29日,據中國科(ke)學(xue)報(bao)報(bao)道,我國首顆X射線天文衛(wei)(wei)星“慧眼”設計壽命4年,但它(ta)的(de)運行狀態一切(qie)正常,衛(wei)(wei)星平臺備用(yong)資源完好,1月(yue)14日,科(ke)學(xue)家們召開衛(wei)(wei)星延壽會議,決定(ding)讓它(ta)再(zai)干兩年。
慧眼HXMT望遠鏡全稱硬X射線調制望遠鏡衛(wei)星(xing)(HXMT),是繼(ji)中(zhong)歐合作地球空間(jian)探測雙(shuang)星(xing)、“悟空”號(hao)暗物質粒子(zi)探測衛(wei)星(xing)和“墨子(zi)”號(hao)量子(zi)科學(xue)實驗衛(wei)星(xing)之后,中(zhong)國又一顆(ke)重要的空間(jian)科學(xue)衛(wei)星(xing)。
慧(hui)眼HXMT望(wang)遠鏡(jing)設計(ji)壽命(ming)4年,呈立方體構型,總質量(liang)約為2500kg,裝載(zai)高(gao)能(neng)、中能(neng)、低能(neng)X射(she)線望(wang)遠鏡(jing)和(he)空(kong)間環境監測器等(deng)4個探測有效載(zai)荷(he),可觀測1~250keV能(neng)量(liang)范圍(wei)的X射(she)線和(he)200keV~3MeV能(neng)量(liang)范圍(wei)的伽(jia)瑪射(she)線。衛星(xing)采用直接(jie)解調成像(xiang)方法(fa),通(tong)過掃描觀測可以(yi)完(wan)成寬波段、高(gao)靈(ling)敏度、高(gao)分辨率的空(kong)間X射(she)線成像(xiang),具有復雜的熱控保障(zhang)、對地(di)測控與數傳保障(zhang)以(yi)及載(zai)荷(he)長(chang)期工作(zuo)下的能(neng)源保障(zhang)能(neng)力。
“慧眼”衛星(xing)應用我國科學(xue)家首創的(de)直接解調成(cheng)像方(fang)法,實(shi)現寬波段(duan)(duan)、高(gao)靈敏(min)度(du)(du)、高(gao)空(kong)(kong)間分辨率X射線巡(xun)天、定點和(he)小(xiao)天區觀(guan)測,在世(shi)界現有X射線天文(wen)衛星(xing)中,具有先進的(de)暗弱(ruo)變源(yuan)巡(xun)天能力、獨特的(de)多波段(duan)(duan)快速光變觀(guan)測能力等優勢(shi)。衛星(xing)研制過程中,攻克了諸多設計難(nan)題,取得了X射線探測載荷(he)一(yi)體化設計與實(shi)施、慣性空(kong)(kong)間任意姿態下對地(di)測控與數傳鏈(lian)路保障技術等多項技術突破(po),有力促進了新型(xing)元(yuan)器件、特殊(shu)材料(liao)制備、載荷(he)結構高(gao)精度(du)(du)加工等的(de)發展。
在軌(gui)測(ce)試期間(jian),“慧眼”衛(wei)星開展了(le)多個天(tian)區的掃描成(cheng)像(xiang)觀測(ce)和(he)對特定(ding)天(tian)體(ti)的定(ding)點觀測(ce),開展了(le)伽馬(ma)射(she)線暴(bao)監(jian)測(ce)等(deng)(deng)應用測(ce)試,驗證了(le)衛(wei)星的各(ge)項功(gong)能(neng)和(he)性(xing)能(neng),取(qu)得了(le)銀道面掃描監(jian)測(ce)、黑(hei)洞及中子(zi)星雙(shuang)星觀測(ce)、伽馬(ma)射(she)線暴(bao)、引(yin)力波(bo)電磁對應體(ti)探測(ce)、太陽耀發、特殊空間(jian)環境事件等(deng)(deng)初(chu)步科(ke)學(xue)成(cheng)果。
慧眼HXMT望(wang)遠鏡的(de)主(zhu)要工作模(mo)式包括巡天(tian)(tian)觀測(ce)(ce)、定點觀測(ce)(ce)和(he)(he)(he)小天(tian)(tian)區掃描模(mo)式。衛星(xing)發射(she)入軌后(hou),將開(kai)展四個方(fang)面的(de)空(kong)間探(tan)測(ce)(ce)活動:一是將對(dui)銀(yin)道面進(jin)行巡天(tian)(tian)觀測(ce)(ce),發現新(xin)的(de)高(gao)(gao)能(neng)變源和(he)(he)(he)已知高(gao)(gao)能(neng)天(tian)(tian)體(ti)的(de)新(xin)活動;二是通過觀測(ce)(ce)和(he)(he)(he)分(fen)析黑洞、中子星(xing)等高(gao)(gao)能(neng)天(tian)(tian)體(ti)的(de)光變和(he)(he)(he)能(neng)譜性質,加深對(dui)致密天(tian)(tian)體(ti)和(he)(he)(he)黑洞強引力場中動力學(xue)和(he)(he)(he)高(gao)(gao)能(neng)輻射(she)過程(cheng)的(de)認識;三是在硬X射(she)線(xian)/軟伽瑪射(she)線(xian)能(neng)區獲得(de)伽馬(ma)射(she)線(xian)暴及其它爆發現象的(de)能(neng)譜和(he)(he)(he)時(shi)變觀測(ce)(ce)數據,研究宇宙深處大質量恒星(xing)死亡以及中子星(xing)并合等導致的(de)黑洞的(de)形成過程(cheng);四是探(tan)索利用X射(she)線(xian)脈沖星(xing)進(jin)行航(hang)天(tian)(tian)器自主(zhu)導航(hang)的(de)技術和(he)(he)(he)原理并開(kai)展在軌實驗。
2017年8月(yue),慧眼HXMT望遠鏡在(zai)(zai)GW170817引(yin)(yin)力波事件(jian)發生(sheng)時(shi)成功(gong)監測(ce)了引(yin)(yin)力波源(yuan)所在(zai)(zai)的(de)天區,對其伽馬射(she)線電磁對應體(ti)(簡稱引(yin)(yin)力波閃)在(zai)(zai)高能區(MeV,百萬電子伏特)的(de)輻射(she)性質給出了嚴格的(de)限制,為全(quan)面理(li)(li)解(jie)該引(yin)(yin)力波事件(jian)和(he)引(yin)(yin)力波閃的(de)物(wu)理(li)(li)機制做(zuo)出了重要貢獻(xian)。
2017年(nian)10月16日(ri),雙中子(zi)星并合產生引力(li)波(GW170817)聯(lian)合觀(guan)測(ce)成(cheng)果全球發布,在該歷(li)史性事件的(de)全球聯(lian)測(ce)中,“慧(hui)眼”衛星對(dui)其高能電磁輻(fu)射(she)對(dui)應體進行(xing)了(le)監測(ce),確定了(le)伽馬(ma)射(she)線(xian)的(de)流(liu)量上限。
2019年10月(yue),科(ke)學家利用“慧眼”衛(wei)星(xing)進行(xing)系(xi)(xi)列(lie)觀測,將(jiang)對黑(hei)洞系(xi)(xi)統準周期振蕩現(xian)象研究的能量(liang)上限從30keV(千電子伏(fu)特)提高(gao)到100keV,開啟(qi)了研究黑(hei)洞系(xi)(xi)統的新窗口。
2021年7月20日消息(xi),“慧眼”首次清(qing)晰(xi)觀測到(dao)了(le)黑(hei)(hei)洞雙星爆發(fa)過程的(de)全景,揭示(shi)了(le)黑(hei)(hei)洞雙星爆發(fa)標(biao)準圖像的(de)產生機制;完整探(tan)測到(dao)了(le)第(di)24太陽活動(dong)周最大(da)耀斑的(de)高能(neng)輻射過程,獲(huo)得了(le)耀斑過程中(zhong)非熱電子的(de)譜指數(shu)演(yan)化(hua),為(wei)理解太陽高能(neng)輻射隨時(shi)間演(yan)化(hua)提供(gong)了(le)新的(de)觀測結果。
2022年7月,“慧眼(yan)”衛星團(tuan)隊在(zai)編號為(wei)Swift J0243.6+6124的(de)中(zhong)子(zi)星X射線(xian)雙星發現了(le)(le)能量(liang)高達146千電子(zi)伏的(de)回旋(xuan)吸(xi)收(shou)線(xian),對應超過16億特(te)斯(si)拉(la)的(de)中(zhong)子(zi)星表面磁(ci)場,繼(ji)2020年直(zhi)接測量(liang)到(dao)約10億特(te)斯(si)拉(la)的(de)宇(yu)宙最(zui)強(qiang)磁(ci)場之(zhi)后,再次大(da)幅度刷(shua)新(xin)了(le)(le)最(zui)高能量(liang)回旋(xuan)吸(xi)收(shou)線(xian)和宇(yu)宙最(zui)強(qiang)磁(ci)場直(zhi)接測量(liang)的(de)世(shi)界紀錄(lu)。該項研究主要由(you)中(zhong)國科學(xue)院高能物理(li)研究所(suo)與德國圖賓根大(da)學(xue)合作完成,在(zai)《天(tian)體物理(li)雜志通(tong)訊》(Astrophysical Journal Letters)在(zai)線(xian)發表。
2022年(nian)7月5日,中(zhong)國科學院(中(zhong)科院)發布消息,“慧眼(yan)”衛星(xing)團隊(dui)最(zui)近在編號為Swift J0243.6+6124的(de)(de)中(zhong)子星(xing)X射線雙(shuang)星(xing)發現了能量(liang)高達(da)146千電子伏(fu)的(de)(de)回(hui)旋吸(xi)(xi)收(shou)線,其對應(ying)超過16億特斯拉(la)(la)的(de)(de)中(zhong)子星(xing)表面磁(ci)場,這是繼(ji)2020年(nian)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)到(dao)約10億特斯拉(la)(la)的(de)(de)宇宙最(zui)強(qiang)(qiang)磁(ci)場之后,“慧眼(yan)”衛星(xing)再(zai)次大幅度(du)刷新最(zui)高能量(liang)回(hui)旋吸(xi)(xi)收(shou)線和(he)宇宙最(zui)強(qiang)(qiang)磁(ci)場直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)的(de)(de)世界紀錄。
HXMT的(de)成功發(fa)射和(he)運行,使(shi)中(zhong)國(guo)在(zai)國(guo)際競爭激烈(lie)的(de)的(de)高能天體物理觀(guan)測領域占有重要的(de)一席(xi)之(zhi)地。
慧眼HXMT望遠鏡(jing)所屬的衛星(xing)(xing)工程是國(guo)防(fang)科工局(ju)牽頭組(zu)織(zhi)實施的重大(da)空(kong)間科學(xue)任務,將顯著提升中國(guo)大(da)型科學(xue)衛星(xing)(xing)研(yan)制水(shui)平(ping),填補中國(guo)空(kong)間X射線探測衛星(xing)(xing)的空(kong)白,實現中國(guo)在空(kong)間高(gao)能天(tian)體物理領域(yu)(yu)由地面觀測向天(tian)地聯合觀測的跨越。該星(xing)(xing)的投入(ru)使(shi)用使(shi)中國(guo)高(gao)能天(tian)文研(yan)究(jiu)進入(ru)空(kong)間觀測的新階(jie)段,對提高(gao)中國(guo)在空(kong)間科學(xue)領域(yu)(yu)的國(guo)際地位和(he)影(ying)響力具有重要意義。
“慧眼”衛(wei)星的(de)(de)“繼任者”——中國(guo)(guo)領(ling)導的(de)(de)大型國(guo)(guo)際合作空間項目(mu)“增強型X射(she)線時變(bian)與偏振空間天文臺”已進入(ru)方案設計(ji)階段。研制成功后,它將(jiang)(jiang)成為(wei)2027年后國(guo)(guo)際領(ling)先(xian)的(de)(de)旗艦級空間X射(she)線天文臺,其(qi)綜(zong)合性(xing)能(neng)相比國(guo)(guo)際同(tong)類(lei)衛(wei)星有一個數量級以上的(de)(de)提(ti)升(sheng),將(jiang)(jiang)把中國(guo)(guo)的(de)(de)空間高(gao)能(neng)天文研究帶(dai)入(ru)更高(gao)水平,將(jiang)(jiang)在探索(suo)極端宇宙(zhou)中有更多更重要(yao)的(de)(de)科學(xue)發現。