中國“極目”衛(wèi)星上天 兩“極”之勢全天候“追捕”引力波

2020年12月10日4時14分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征十一號運載火箭，以“一箭雙星”方式將引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器送入預(yù)定軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。

這一監(jiān)測器由兩顆完全相同的微小衛(wèi)星組成，昵稱為“極目”，兩顆小衛(wèi)星“小極”和“小目”分布于地球兩側(cè)，形成兩“極”之勢，猶如二“目”，將對黑洞、中子星等極端天體的劇烈爆發(fā)現(xiàn)象進行觀測。

這是我國首次發(fā)射全天監(jiān)測引力波電磁對應(yīng)體的衛(wèi)星，也是我國繼2019年8月“太極一號”成功發(fā)射后，時隔一年再次發(fā)射空間科學衛(wèi)星。“極目”要怎么才能“抓住”引力波，“追捕”引力波又有何意義?

引力波，實際上通常是指引力波暴。引力波暴是指兩顆致密星——兩顆黑洞、兩顆中子星或一顆黑洞和一顆中子星并合產(chǎn)生的引力波。這是一種高頻引力波，頻率一般從幾十到1000赫茲，也是目前為止人類唯一探測到的引力波。

2016年2月，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)宣布人類于2015年9月14日首次探測到兩顆黑洞并合產(chǎn)生的引力波，開啟了“聆聽宇宙”的引力波天文學時代。

中科院高能所“極目”衛(wèi)星系統(tǒng)載荷總師李新喬說，引力波和與之相伴的伽馬暴，都攜帶了豐富的物理信息，穿越億萬光年，向人們展現(xiàn)和描繪重大物理事件的始末。天文學家通過多種觀測和數(shù)據(jù)分析手段，對其中所攜帶的信息進行解讀，可以檢驗已有的理論模型，發(fā)展新的理論模型，從而揭示宇宙高能過程的內(nèi)在規(guī)律。

李新喬表示，來自遙遠的高能天體源的X射線和伽馬射線雖然能量很高，但大都被地球大氣所吸收。因此，對高能天體源的探測，只能在大氣層之外的宇宙空間進行。這就讓“極目”衛(wèi)星有了用武之地，可以敏銳地發(fā)現(xiàn)肉眼不可見的X射線、伽馬射線以及高能帶電粒子。

2016年3月，中科院高能所提出引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器項目概念，就是為了捕捉轉(zhuǎn)瞬即逝的引力波高能電磁對應(yīng)體，抓住引力波天文學時代的重要研究機遇。

據(jù)中科院高能所“極目”衛(wèi)星科學應(yīng)用系統(tǒng)副總師鄭世界介紹，“極目”運行于相同軌道面內(nèi)，兩顆衛(wèi)星聯(lián)合可形成對天區(qū)的全天完整監(jiān)測。

“對于轉(zhuǎn)瞬即逝的引力波高能電磁對應(yīng)體，‘極目’衛(wèi)星也能毫不費力地捕捉到，而且能利用新型實時下傳系統(tǒng)，引導各類觀測設(shè)備進行后隨觀測。”鄭世界說，“極目”衛(wèi)星在監(jiān)測天區(qū)范圍、能區(qū)覆蓋、探測靈敏度和定位精度等指標方面相對于國際上其他衛(wèi)星具有顯著的綜合優(yōu)勢，預(yù)期將發(fā)現(xiàn)最大樣本的引力波伽馬暴和新型引力波電磁對應(yīng)體，探索河外快速射電暴的產(chǎn)生原因，發(fā)現(xiàn)一批特殊伽馬暴，監(jiān)測一批磁星的完整爆發(fā)過程，推動破解黑洞、中子星等致密天體的形成和演化，以及雙致密星并合之謎。

來自中科院的消息稱，“極目”衛(wèi)星于2018年底正式批復立項，自立項批復至發(fā)射僅用兩年時間。李新喬說，“極目”研制周期短，任務(wù)重、難度大，衛(wèi)星載荷研制團隊平均年齡35歲，但工程經(jīng)驗豐富。

據(jù)他介紹，在原本緊張而有限的研制時間里，研制團隊還遇上了突發(fā)的新冠肺炎疫情，載荷研制人員赴異地測試需隔離、外協(xié)單位生產(chǎn)受嚴重影響、無法面對面開協(xié)調(diào)會議……但研制人員一起忘我工作，終于不負眾望，按照技術(shù)指標和計劃進度完成了任務(wù)。

“此次發(fā)射的‘極目’衛(wèi)星，將成為幾年之內(nèi)在軌運行的監(jiān)測伽馬暴靈敏度最高的天文衛(wèi)星。”李新喬說，經(jīng)過研制人員的精雕細琢，“極目”看得寬、看得遠、看得清，練就了“火眼金睛”。

過去幾年，暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”、實踐十號返回式科學實驗衛(wèi)星、量子科學實驗衛(wèi)星“墨子”、硬X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星“慧眼”……這些中科院空間科學先導專項一期的首批衛(wèi)星，給人們帶來一個又一個科學發(fā)現(xiàn)。

記者了解到，除“太極一號”和“極目”衛(wèi)星之外，中科院專項二期還部署了先進天基太陽天文臺、愛因斯坦探針和太陽風-磁層相互作用全景成像衛(wèi)星等空間科學衛(wèi)星計劃，將在未來3至4年內(nèi)陸續(xù)發(fā)射，有望在太陽爆發(fā)活動、時域天文學、日地關(guān)系等方面取得重大原創(chuàng)性成果。( 邱晨輝)