中國成功發射愛因斯坦探針衛星!5小時就可觀測整個地球夜空

2024-01-09   金投網

原標題:中國成功發射愛因斯坦探針衛星!5小時就可觀測整個地球夜空

我國發射了新一代X射線「天文台」,用於監測夜空中的閃光,並幫助加深對中子星碰撞和黑洞吞噬伴星等混亂宇宙事件的了解。

中國航天科技集團公司宣布,周二下午3點05分,「愛因斯坦探針衛星」搭載長征二號丙運載火箭在西昌衛星發射中心成功發射。

在距地面600公里的軌道上,這個1.45噸重的衛星將使用寬視場x射線望遠鏡(運用了「龍蝦眼」微孔陣列聚焦成像技術),一目了然地觀察大片天空,並發現以前未知的X射線源。它還使用了後隨X射線望遠鏡(Follow-up X-ray Telescope)放大新的X射線源或事件,以便在其運行的三年里進行高解析度觀測。

愛因斯坦探針衛星最初計劃於十年前,由中國科學院的研究人員領導,歐洲航天局(ESA)和德國馬克斯·普朗克地外物理研究所為其提供了主要儀器。

當物質被加熱到數百萬度時,就會在宇宙中產生X射線。它們通常在極端物理條件下發射,比如非常高的磁場或重力,或在宇宙爆炸期間。

然而,觀察X射線是具有挑戰性的。許多X射線源不是永久的,它們在天空中出現很短的時間,然後就消失了,因此很難被發現。

此外,X射線很容易被地球大氣層吸收,因此科學家必須建造發射到軌道上的望遠鏡。這些望遠鏡需要專門的鏡子來反射和收集X射線,因為它們具有很強的穿透力。

自20世紀60年代以來,已有50多架望遠鏡被送入太空研究宇宙X射線。大多數都是用來精確測量特定的光源,但由於它們的視野有限,無法看到太多其他的東西。有些可以快速掃描天空,但只能看到最亮的光源。

1980年,亞利桑那大學的安吉爾提出了一種新穎的X射線望遠鏡設計,它既具有寬視場,又具有不錯的解析度。安吉爾的靈感來自龍蝦和蝦等甲殼類動物,它們的眼睛具有獨特的結構,可以在水下黑暗的環境中生存。

龍蝦的眼睛由許多微小的方形管組成,它們都指向同一個球形中心。這種結構允許來自各個方向的光在管內反射,並匯聚在視網膜上,給龍蝦一個無限的視野。

安吉爾的想法在很長一段時間內一直是一個巨大的工程挑戰,直到近年來微處理技術成熟,一種被稱為微孔光學的技術成為可能。

愛因斯坦探針衛星上的寬視場x射線望遠鏡由12個模塊組成,每個模塊包含超過3000萬平方的微孔。每個孔的邊長為40微米,並塗有超薄銥層以增加反射率。

研發團隊表示,孔的表面必須非常平坦和光滑,誤差小於1納米,他們花了十年的時間來開發這種龍蝦眼狀的模塊。

由於這種設計,愛因斯坦探針衛星可以在任何給定時間觀測到超過1萬個滿月大小的天空區域。相比之下,現有的大型X射線望遠鏡,如美國宇航局的錢德拉X射線天文台,一次只能成像小於一個滿月的天空部分。這意味著愛因斯坦探針衛星只需繞地球三圈,也就是不到5小時,就可以觀測到幾乎整個夜空。

在三年的運行中,探針衛星將系統地調查探測來自各種宇宙物體的X射線,從黑洞到中子星,超新星甚至是太陽系中彗星的發射。

它對於揭示處於休眠狀態且無法探測到的超大質量黑洞特別有用。然而,如果附近的恆星距離太近,黑洞就會甦醒,開始將恆星拉開並吸入物質,使其發出x射線。

愛因斯坦探針衛星還計劃與地面望遠鏡一起尋找引力波,這是由遙遠宇宙中大質量物體產生的時空漣漪,比如兩顆中子星的碰撞。它將尋找此類事件的x射線輻射,並幫助定位大質量物體。

作為探針衛星的國際合作夥伴,歐洲航天局和馬克斯普朗克地外物理研究所開發了後隨X射線望遠鏡,它包括一對傳統的x射線聚焦望遠鏡。此外,歐空局的地面站將在整個任務期間幫助從天文台下載數據。作為對他們貢獻的回報,歐空局將獲得探測器10%的數據。