HXMT 衛星項目最初于1993年提出,于2000年獲得科技部基礎研究發展規劃的支持,2011年3月,HXMT 衛星正式立項,開始工程研制。2011年12月,轉入初樣階段。2013年12月轉入正樣階段。2015年12月,完成有效載荷正樣交付和集成,2017年3月,衛星出廠。2017年6月在酒泉衛星發射基地發射。

HXMT 衛星觀測即科學研究流程示意圖
HXMT 探測器探測到天體的X射線輻射信號之后,探測信號轉換成科學數據并經衛星平臺下傳,地面衛星數據接收站接受到數據之后將送至數據中心進行處理并保存,科學家利用經過前期處理的觀測數據即可開展科學研究。
2017年6月15日11時00分,我國在酒泉衛星發射中心用長征四號乙運載火箭,成功發射硬X射線調制望遠鏡衛星“慧眼”,這是我國首顆大型X射線天文衛星。
這顆空間X射線天文衛星——硬X射線調制望遠鏡(HXMT)衛星由中國科學院高能物理研究所和航天科技集團五院等單位研制,用以研究黑洞、中子星等高能致密天體的基本物理性質以及對周圍時空的影響。
具體來說,HXMT衛星的科學目的是什么?它的觀測過程是怎樣的?與其它天文衛星相比有什么特點和突破?未來會有哪些科研發現?就讓我們來聽聽中科院高能物理研究所粒子天體物理中心主任、中科院粒子天體物理重點實驗室主任、HXMT衛星首席科學家張雙南研究員是怎么說的吧!
我們為什么要發射空間X射線天文衛星
中科院高能物理研究所研究員、中科院高能物理研究所粒子天體物理中心主任、中科院粒子天體物理重點實驗室主任、HXMT衛星首席科學家張雙南
張雙南研究員介紹說,HXMT衛星目的就是接收來自天體的X射線,當然這種天體可以是中子星,也可以是黑洞。我們主要是希望尋找一些以前不知道的黑洞和中子星,同時,對已經知道的也進行觀測和研究,目的是用來拓展我們對于黑洞和中子星的知識。
在宇宙中,當物質被致密天體的引力俘獲后,會以螺旋運動掉向中心天體,速度越來越快,溫度越來越高,最后會發出強烈的、比一般X射線能量高的硬X射線。
雖然X射線穿透能力比較強,但也不能穿透地球大氣,所以我們必須要到地球大氣層以外才有可能探測到來自天體的X射線。
從一窮二白到自主研發空間天文衛星
早在20世紀70年代,中國就已經開始了X射線天文觀測。中科院高能所利用高空氣球搭載X射線望遠鏡,在40公里高空對X射線脈沖星、黑洞等類型的天體進行了觀測研究,HXMT衛星正是在氣球實驗的基礎上提出和研制的。
為了完成這樣的一個科學裝置,科學家們前前后后共努力了差不多20年的時間,克服了各方面出現的困難,最終才走到了今天。
第一,項目經驗不足。在HXMT衛星之前,我們國家沒有真正做過天文望遠鏡,尤其是空間天文望遠鏡,對如何推動項目發展,經驗不足。
第二,經費不足。以前我們的科研投入量比較小,但近幾年隨著經濟的發展,經費逐漸能滿足需求,可以支持HXMT衛星的研制建造。
第三,人才不足。在人才隊伍方面,雖然我們國家有航天隊伍,但研究空間、天文儀器的隊伍非常小,不適應這么大型的X射線衛星的研制。
第四,技術要求高。因為這個望遠鏡的設計思路非常創新,用了很多新的空間儀器的技術,我們需要自己研發,之后按照航天要求把它研制出來,這個過程非常復雜。
既然這么困難,為什么我們一定要建造它呢?
張雙南老師介紹,空間天文望遠鏡實際上開創了人類探索宇宙的一個窗口。人類在開創了這個領域之后,人類就發射了各種各樣的天文衛星,也包括我們很熟悉的哈勃天文衛星,所以人類對宇宙的探索是不會停止的,會一直進行的。
中國是一個航天大國,世界上其他航天大國在利用航天來做科學研究方面都做了非常多的事情,而我們國家在這方面做得比較少,硬X射線調制望遠鏡是比較自然地進入空間開展基礎研究的一個領域,所以就選擇了這個領域作為突破口。

HXMT衛星運行示意圖