1993年李惕(ti)碚在(zai)中科院高能物理所做(zuo)X射線觀測時,和同事提(ti)出(chu)了(le)(le)一種新的(de)成像技術——直接解調(diao)方法。他們(men)研制的(de)新式硬X射線探測器,搭載高空(kong)氣球上天觀測了(le)(le)黑洞(dong),得(de)出(chu)了(le)(le)比美國同行好得(de)多(duo)的(de)結果(guo)。之后(hou),李惕(ti)碚院士順理成章地提(ti)出(chu),把(ba)這個(ge)探測器放到太空(kong)中去、也就(jiu)是“硬X射線調(diao)制望(wang)遠鏡”(HXMT)的(de)構想。
2000年,“973”項(xiang)目“天體高能輻(fu)射的(de)(de)空間觀測(ce)與研(yan)究”立(li)項(xiang),在隨后的(de)(de)5年里(li),中科院高能所與清華大學合(he)作對(dui)硬X射線調制望(wang)(wang)遠鏡(jing)進(jin)行預(yu)研(yan),建成了HXMT望(wang)(wang)遠鏡(jing)地面樣機(ji)。
2005年(nian),HXMT作為(wei)中(zhong)國(guo)第一(yi)顆天文衛(wei)星(xing)納入“十一(yi)五”科學(xue)規劃。然而基于對新技術(shu)的(de)懷(huai)疑,一(yi)些科學(xue)家要求(qiu)重新評審(shen)。于是中(zhong)科院(yuan)(yuan)又組織了多次(ci)論證會議,最終(zhong)HXMT再次(ci)得到專家們的(de)普(pu)遍認可(ke)和支持(chi),中(zhong)科院(yuan)(yuan)2006年(nian)7月再次(ci)優(you)先推薦HXMT為(wei)“十一(yi)五”自主空間(jian)科學(xue)項(xiang)目。
2007年3月,中國(guo)發(fa)布《“十(shi)一五(wu)(wu)”空間科(ke)學(xue)發(fa)展(zhan)規(gui)(gui)劃》,提出“自(zi)主研制(zhi)硬X射(she)線調(diao)制(zhi)望遠鏡(jing)(jing),計劃2010年發(fa)射(she)上天,實現我國(guo)空間天文衛星零(ling)的突破,在黑(hei)洞(dong)物理研究(jiu)等領域取得突破”。世界各大通訊社以及《科(ke)學(xue)》等媒體馬上進行報道。同(tong)年10月,國(guo)務院批準《航天發(fa)展(zhan)“十(shi)一五(wu)(wu)”規(gui)(gui)劃》,要求“優先支持面向重(zhong)大科(ke)學(xue)問題(ti)的自(zi)主創新項(xiang)目,研制(zhi)硬X射(she)線望遠鏡(jing)(jing)”。
2008年4月,原國防科(ke)工委委托中(zhong)(zhong)國國際工程咨(zi)詢公司(簡(jian)稱中(zhong)(zhong)咨(zi)公司)完成了(le)HXMT衛(wei)星(xing)(xing)立項可行性評估,核定衛(wei)星(xing)(xing)工程總經費約人民(min)幣(bi)10億元。
2011年3月(yue),硬X射線調制(zhi)望遠鏡衛(wei)星(xing)工程(cheng)由(you)(you)國(guo)防科(ke)工局(ju)與財政部共同批復(fu)立項,用戶單位為中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan),中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan)將(jiang)該工程(cheng)納入空(kong)間先導專項計劃。其中(zhong)(zhong)(zhong)衛(wei)星(xing)、運(yun)載(zai)火箭分別由(you)(you)中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)航天科(ke)技(ji)集團公司中(zhong)(zhong)(zhong)國(guo)空(kong)間技(ji)術研究院(yuan)、上海航天技(ji)術研究院(yuan)研制(zhi),地面測控(kong)系統由(you)(you)西安衛(wei)星(xing)測控(kong)中(zhong)(zhong)(zhong)心負責(ze),中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan)國(guo)家(jia)空(kong)間科(ke)學(xue)(xue)中(zhong)(zhong)(zhong)心、遙感與數字地球研究所(suo)和高能物(wu)理(li)研究所(suo)分別負責(ze)地面應用系統建設及(ji)衛(wei)星(xing)數據接收(shou)、處(chu)理(li)、分發和科(ke)學(xue)(xue)應用。
2017年6月15日(ri)11時00分,中(zhong)國在酒泉衛星發(fa)射中(zhong)心采(cai)用長征四號乙運載火箭,成功(gong)發(fa)射首顆X射線空(kong)間天文(wen)衛星“慧眼”。此(ci)次(ci)發(fa)射任務是長征系列運載火箭的第248次(ci)發(fa)射。
2018年(nian)1月(yue)30日,中國首顆(ke)X射線天文衛星“慧眼”正式交付,投入(ru)使用。
2022年1月29日,據中國(guo)科學(xue)報報道,我國(guo)首(shou)顆(ke)X射線天文(wen)衛(wei)星“慧眼(yan)”設計壽命4年,但它的運行(xing)狀態一(yi)切正常,衛(wei)星平臺備用資源(yuan)完好,1月14日,科學(xue)家們召開衛(wei)星延壽會議(yi),決定讓它再干兩(liang)年。
慧(hui)眼HXMT望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)全稱硬X射(she)線調制望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)衛(wei)星(xing)(HXMT),是繼中歐合作地球空間探測雙星(xing)、“悟(wu)空”號暗物質(zhi)粒子探測衛(wei)星(xing)和(he)“墨子”號量子科學實驗衛(wei)星(xing)之(zhi)后,中國又一顆重要的空間科學衛(wei)星(xing)。
慧眼(yan)HXMT望遠鏡(jing)設計(ji)壽命4年(nian),呈立(li)方(fang)體構型,總(zong)質量(liang)約為2500kg,裝載高能(neng)、中能(neng)、低能(neng)X射(she)(she)線(xian)(xian)望遠鏡(jing)和(he)空間環境監測(ce)(ce)器等4個探測(ce)(ce)有(you)效載荷,可觀測(ce)(ce)1~250keV能(neng)量(liang)范圍的(de)X射(she)(she)線(xian)(xian)和(he)200keV~3MeV能(neng)量(liang)范圍的(de)伽瑪射(she)(she)線(xian)(xian)。衛星采用(yong)直(zhi)接解(jie)調成(cheng)像方(fang)法,通過(guo)掃描觀測(ce)(ce)可以完成(cheng)寬波段、高靈(ling)敏度、高分辨率的(de)空間X射(she)(she)線(xian)(xian)成(cheng)像,具有(you)復(fu)雜的(de)熱控保(bao)障(zhang)(zhang)、對(dui)地測(ce)(ce)控與數傳保(bao)障(zhang)(zhang)以及載荷長期工作下的(de)能(neng)源(yuan)保(bao)障(zhang)(zhang)能(neng)力。
“慧眼”衛(wei)星(xing)應用我(wo)國科學家首(shou)創的(de)直接解調(diao)成像方法(fa),實(shi)現寬波段(duan)、高(gao)靈敏(min)度、高(gao)空間(jian)分(fen)辨率X射(she)(she)線巡天、定點和小天區觀測(ce),在世界現有X射(she)(she)線天文衛(wei)星(xing)中,具有先進的(de)暗弱變源巡天能力、獨(du)特(te)的(de)多波段(duan)快速光變觀測(ce)能力等優勢。衛(wei)星(xing)研制(zhi)過程中,攻克了諸多設計難題,取(qu)得了X射(she)(she)線探(tan)測(ce)載荷一體化設計與實(shi)施、慣性空間(jian)任意姿態下對(dui)地測(ce)控與數(shu)傳(chuan)鏈路保障技(ji)術等多項技(ji)術突破,有力促進了新型元器(qi)件(jian)、特(te)殊材料(liao)制(zhi)備、載荷結構高(gao)精度加(jia)工(gong)等的(de)發展。
在軌測(ce)試(shi)期間(jian)(jian),“慧眼(yan)”衛星開(kai)展了(le)(le)(le)多(duo)個天區的掃描成像(xiang)觀(guan)測(ce)和(he)對特(te)定天體(ti)的定點觀(guan)測(ce),開(kai)展了(le)(le)(le)伽馬(ma)射(she)線暴(bao)監(jian)測(ce)等(deng)應用測(ce)試(shi),驗證了(le)(le)(le)衛星的各項功能和(he)性能,取得了(le)(le)(le)銀道(dao)面掃描監(jian)測(ce)、黑洞(dong)及中子星雙星觀(guan)測(ce)、伽馬(ma)射(she)線暴(bao)、引力(li)波電磁對應體(ti)探測(ce)、太陽耀發、特(te)殊空間(jian)(jian)環境事件(jian)等(deng)初步科學成果。
慧眼(yan)HXMT望遠鏡的(de)(de)(de)主要工作模式(shi)(shi)包括巡天(tian)觀(guan)(guan)測、定(ding)點觀(guan)(guan)測和(he)(he)小天(tian)區(qu)掃描模式(shi)(shi)。衛星發(fa)(fa)射入(ru)軌后,將開展四(si)個方面(mian)的(de)(de)(de)空間探測活(huo)動(dong):一是將對(dui)銀(yin)道面(mian)進行巡天(tian)觀(guan)(guan)測,發(fa)(fa)現(xian)新的(de)(de)(de)高能(neng)(neng)變源和(he)(he)已知(zhi)高能(neng)(neng)天(tian)體(ti)的(de)(de)(de)新活(huo)動(dong);二是通過觀(guan)(guan)測和(he)(he)分析黑(hei)洞(dong)、中(zhong)子星等(deng)高能(neng)(neng)天(tian)體(ti)的(de)(de)(de)光變和(he)(he)能(neng)(neng)譜(pu)性質,加深(shen)對(dui)致密天(tian)體(ti)和(he)(he)黑(hei)洞(dong)強引力場中(zhong)動(dong)力學和(he)(he)高能(neng)(neng)輻射過程的(de)(de)(de)認識(shi);三是在硬(ying)X射線/軟(ruan)伽瑪射線能(neng)(neng)區(qu)獲(huo)得伽馬射線暴及其它(ta)爆發(fa)(fa)現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)譜(pu)和(he)(he)時變觀(guan)(guan)測數(shu)據,研(yan)究宇宙深(shen)處(chu)大質量恒星死亡以及中(zhong)子星并合等(deng)導(dao)致的(de)(de)(de)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)形成過程;四(si)是探索利用X射線脈沖星進行航天(tian)器自主導(dao)航的(de)(de)(de)技術和(he)(he)原(yuan)理并開展在軌實驗。
2017年(nian)8月,慧(hui)眼(yan)HXMT望遠(yuan)鏡在(zai)(zai)GW170817引力(li)波(bo)(bo)事件(jian)發生時成(cheng)功監測了引力(li)波(bo)(bo)源所在(zai)(zai)的(de)(de)天區,對(dui)(dui)其伽馬(ma)射線電磁(ci)對(dui)(dui)應體(簡稱引力(li)波(bo)(bo)閃(shan))在(zai)(zai)高能區(MeV,百萬電子伏(fu)特)的(de)(de)輻射性質(zhi)給出(chu)了嚴格的(de)(de)限制,為(wei)全面理解(jie)該引力(li)波(bo)(bo)事件(jian)和引力(li)波(bo)(bo)閃(shan)的(de)(de)物理機制做(zuo)出(chu)了重(zhong)要貢獻。
2017年(nian)10月16日,雙中(zhong)子(zi)星(xing)并合(he)產(chan)生引力波(GW170817)聯合(he)觀測成果全(quan)球發布,在該歷史性事(shi)件(jian)的全(quan)球聯測中(zhong),“慧眼”衛星(xing)對其高能電磁輻射(she)對應體進行了監測,確定了伽馬射(she)線的流量上限。
2019年(nian)10月,科學(xue)家利用“慧眼”衛(wei)星進行(xing)系(xi)列觀測,將對黑(hei)洞系(xi)統準周期振蕩現(xian)象研究的(de)能(neng)量上(shang)限(xian)從30keV(千電子伏(fu)特)提高到(dao)100keV,開啟了研究黑(hei)洞系(xi)統的(de)新(xin)窗口。
2021年7月20日消息,“慧眼(yan)”首(shou)次清晰觀測到了黑洞雙星爆(bao)發(fa)過程的(de)(de)(de)全景,揭(jie)示了黑洞雙星爆(bao)發(fa)標準圖像的(de)(de)(de)產生機制;完整探測到了第24太陽活動(dong)周最大耀斑(ban)的(de)(de)(de)高能(neng)輻射過程,獲得了耀斑(ban)過程中非熱電子的(de)(de)(de)譜指數演(yan)(yan)化(hua),為(wei)理解太陽高能(neng)輻射隨(sui)時間演(yan)(yan)化(hua)提(ti)供(gong)了新的(de)(de)(de)觀測結果。
2022年(nian)7月,“慧眼”衛(wei)星(xing)(xing)團隊在編號為Swift J0243.6+6124的(de)中(zhong)子星(xing)(xing)X射線(xian)雙星(xing)(xing)發現了能(neng)量(liang)(liang)高(gao)達146千電子伏的(de)回(hui)旋吸收線(xian),對應(ying)超過16億特(te)斯拉的(de)中(zhong)子星(xing)(xing)表面磁(ci)場,繼2020年(nian)直(zhi)接測量(liang)(liang)到約10億特(te)斯拉的(de)宇宙(zhou)(zhou)最強(qiang)磁(ci)場之后,再次(ci)大幅度(du)刷新了最高(gao)能(neng)量(liang)(liang)回(hui)旋吸收線(xian)和(he)宇宙(zhou)(zhou)最強(qiang)磁(ci)場直(zhi)接測量(liang)(liang)的(de)世界紀錄。該項研究主要由中(zhong)國科學(xue)院(yuan)高(gao)能(neng)物理研究所與德國圖賓(bin)根大學(xue)合作完(wan)成,在《天體(ti)物理雜志(zhi)通訊》(Astrophysical Journal Letters)在線(xian)發表。
2022年(nian)7月5日,中(zhong)國(guo)科(ke)學院(中(zhong)科(ke)院)發(fa)布(bu)消息(xi),“慧眼(yan)”衛星團隊(dui)最(zui)(zui)近在(zai)編號為(wei)Swift J0243.6+6124的(de)中(zhong)子星X射線雙(shuang)星發(fa)現了(le)能量高(gao)達146千電子伏的(de)回旋(xuan)吸(xi)收線,其對(dui)應超過16億特斯(si)拉(la)的(de)中(zhong)子星表面(mian)磁(ci)(ci)場,這是繼(ji)2020年(nian)直(zhi)(zhi)接測量到約10億特斯(si)拉(la)的(de)宇(yu)宙最(zui)(zui)強磁(ci)(ci)場之后,“慧眼(yan)”衛星再次大幅度刷(shua)新(xin)最(zui)(zui)高(gao)能量回旋(xuan)吸(xi)收線和宇(yu)宙最(zui)(zui)強磁(ci)(ci)場直(zhi)(zhi)接測量的(de)世界紀錄。
HXMT的成功發射和運(yun)行,使(shi)中國在國際(ji)競爭激烈的的高(gao)能天體物(wu)理觀(guan)測領域(yu)占有(you)重要的一席之(zhi)地。
慧(hui)眼HXMT望(wang)遠鏡所屬的(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)(xing)工(gong)程(cheng)是(shi)國(guo)(guo)防科(ke)工(gong)局(ju)牽頭(tou)組(zu)織實(shi)施的(de)(de)(de)重(zhong)大空(kong)間(jian)科(ke)學(xue)(xue)任(ren)務,將顯著提(ti)升中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)大型科(ke)學(xue)(xue)衛(wei)星(xing)(xing)研制(zhi)水平,填補中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)空(kong)間(jian)X射線探測(ce)衛(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)空(kong)白(bai),實(shi)現中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)在(zai)空(kong)間(jian)高(gao)能天(tian)(tian)體物理領域由地面觀測(ce)向天(tian)(tian)地聯合觀測(ce)的(de)(de)(de)跨越。該(gai)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)投入(ru)使(shi)用使(shi)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)高(gao)能天(tian)(tian)文研究進入(ru)空(kong)間(jian)觀測(ce)的(de)(de)(de)新階段,對提(ti)高(gao)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)在(zai)空(kong)間(jian)科(ke)學(xue)(xue)領域的(de)(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)地位(wei)和(he)影響力具有(you)重(zhong)要(yao)意義。
“慧眼(yan)”衛(wei)星(xing)的(de)“繼任者”——中(zhong)國(guo)(guo)(guo)領(ling)導的(de)大型國(guo)(guo)(guo)際(ji)合作空(kong)間(jian)項目“增強(qiang)型X射線時變與(yu)偏(pian)振空(kong)間(jian)天文臺(tai)”已進入(ru)方(fang)案設(she)計階段。研制成功(gong)后,它將成為2027年后國(guo)(guo)(guo)際(ji)領(ling)先的(de)旗(qi)艦級(ji)(ji)空(kong)間(jian)X射線天文臺(tai),其綜合性能(neng)相比國(guo)(guo)(guo)際(ji)同(tong)類(lei)衛(wei)星(xing)有(you)一個數量(liang)級(ji)(ji)以(yi)上的(de)提升,將把中(zhong)國(guo)(guo)(guo)的(de)空(kong)間(jian)高(gao)能(neng)天文研究(jiu)帶入(ru)更(geng)高(gao)水平,將在(zai)探索(suo)極端(duan)宇宙中(zhong)有(you)更(geng)多更(geng)重要的(de)科學(xue)發現。