宇宙天体爆发“捕手”！爱因斯坦探针卫星如何探索动态宇宙之谜

今天（北京时间2024年1月9日）15时03分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将爱因斯坦探针卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。此次任务是长征系列运载火箭的第506次飞行。

又一颗空间科学卫星升空

爱因斯坦探针卫星是中国科学院空间科学先导专项继“悟空”“墨子号”“慧眼”“实践十号”“太极一号”“怀柔一号”“夸父一号”之后，研制发射的又一颗空间科学卫星。那么，它有哪些科学目标呢？

爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民：探针在天文学的探测设备里边是经常用的一个词语，表示是一个可以用来探测未知领域的工具。爱因斯坦探针卫星可以捕捉宇宙中突然出现的一种爆发的现象，或者是天体的剧烈活动。这种在宇宙中忽然出现、持续一段时间、转瞬即逝的这种天体，我们也称为暂现源。

捕捉宇宙中的暂现源是爱因斯坦探针卫星的主要任务。专家告诉我们，宇宙中有很多壮观和神奇的暂现源和爆发源，从太阳系附近的恒星活动，到来自遥远的早期宇宙的伽马射线暴层出不穷，在很短的时间里就可以辐射巨大的能量，这些能量集中在x射线波段，呈现复杂的亮度变化，就像不断绽放的“宇宙焰火”。它们产生于天体形成和演化的关键阶段，携带着宇宙、星系和恒星研究的关键信息，然而由于地球大气的吸收，这些蕴含宝贵信息的x射线无法到达地面。

爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民：这些暂现源都相对是比较遥远的，它的信号也相对比较暗弱，它在天空中是随机出现的，我们不知道它什么时候、在什么方向出现，目前的卫星是很难探测到，所以我们需要一个非常大的视野的和高灵敏度的监视器，这也是为什么我们要研制爱因斯坦探针卫星，这样来捕捉这些更加遥远和更加暗弱的暂现和爆发现象。

开展动态实时巡天监测，探索天体演化奥秘

目前科学家已发现的暂现源只是宇宙中的“冰山一角”，通过爱因斯坦探针卫星精准捕捉宇宙中更加遥远和暗弱的暂现和爆发现象，将帮助我们解答哪些宇宙谜题呢？

爱因斯坦探针卫星设计寿命5年，将运行在距离地面600公里的轨道上，是国际首次在软X射线波段开展大视场、高灵敏度、动态成像巡天监测。它就像一个宇宙天体爆发的“捕手”，精准捕捉更加遥远和暗弱的暂现源和爆发天体，同时监测已知天体的活动，探究其本质和物理过程，对研究恒星活动、黑洞和中子星等致密天体的形成、演化、并合等过程具有重要科学意义。

爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民：爱因斯坦探针能够解决的科学问题涉及面非常广，从太阳系附近的恒星是如何产生、耀发，到银河系中的白矮星，中子星和黑洞如何产生、耀发和活动，再到银河系以外的其他星系中的超新星是如何爆炸的，它是从什么样的恒星演化而来的？其他的星系中心是否存在一个超大质量黑洞？这些问题我们都（希望）能够通过爱因斯坦探针卫星的观测帮助我们回答，让我们对动态的宇宙有更深入的理解和认识。

宇宙天体爆发“捕手”，探测能力国际领先

爱因斯坦探针卫星将帮助科学家解开众多有关动态宇宙的未解之谜，帮助回答关于宇宙天体的起源演化及其基本物理规律的一系列重要科学问题，这样一个宇宙天体爆发的“捕手”，它的探测能力有多强？携带了哪些装备，又是如何做到的呢？

爱因斯坦探针卫星搭载了两台有效载荷，分别是宽视场X射线望远镜和后随X射线望远镜。

爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民：卫星上的宽视场的x射线望远镜，有12个模块分布在卫星的外围，它的作用就是用来捕捉宇宙中这样转瞬即逝的爆发现象或者是暂现天体。一旦捕捉到爆发现象或暂现天体，卫星会快速地转动过去，用上面另外一个载荷，叫做后随x射线望远镜，用这两个望远镜就对发现的暂现源进行深度跟踪观测，来得到更多的关于天体的x射线的信息。

要想捕捉到更遥远、更加暗弱的爆发现象和暂现天体，需要望远镜具有更宽的视野、更高的灵敏度和空间分辨率。爱因斯坦探针卫星在国际上首次大规模运用了“龙虾眼”微孔阵列聚焦成像技术。龙虾眼睛由很多方形微孔组成，这种复眼结构让龙虾获得很大的视野，科学家从龙虾眼睛奇特的聚焦成像中受到了启发，提出了仿生“龙虾眼”的微孔阵列X射线聚焦成像原理。经过多年科研攻关和自主创新，我国科学家们最终给爱因斯坦探针卫星装上了“龙虾眼”望远镜，实现观测灵敏度和空间分辨率相比同类型设备提升10倍以上，探测能力国际领先。

爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民：我手上的就是龙虾眼微孔成像的一个器件，在一个约4厘米×4厘米的玻璃片上，有接近100万个微孔，每个微孔的直径只有40微米，所有的微孔都指向同一个球心。

爱因斯坦探针卫星首席科学家助理 龙虾眼聚焦镜负责人 张臣：每一个小孔都可以反射X射线，就把远方来的x射线给汇聚、聚焦在我们的探测器上面，这样我们就能看得更远、更清楚。

卫星在轨 “体检”后将正式投入科学观测

爱因斯坦探针卫星发射成功后，后续将展开哪些工作？什么时候开始正式观测呢？

据介绍，发射升空后，科研团队首先将对卫星展开在轨的全面测试，对卫星和载荷的性能进行一系列验证。

爱因斯坦探针卫星科学应用系统总师 刘元：相当于给卫星先做一个全面“体检”，表明整个卫星的工作状态都是正常的、把设备整个状态调到最优之后，我们会开展长期的科学观测。预计每天大概会有100GB的数据回传到地面，我们会把原始的数据进行解包，然后生成相应的科学数据产品，包括这些暂现源的能谱和光面的信息以及图像，供科学团队进行更深入地分析。

正式投入观测后，一旦发现新的暂现或爆发天体，爱因斯坦探针卫星不仅能自动调整姿态、快速指向并锁定目标，开展精细的自主观测，其暂现源的警报系统还能通过北斗网络下传到科学运行中心，引导全球的天文望远镜开展多波段后随观测，来获得更为丰富的观测数据。

爱因斯坦探针卫星首席科学家袁为民：进行协同观测的合作，这样的话可以使我们的探测能段覆盖得更宽，探测效果更好，能够更好地推动我们对动态宇宙和极端宇宙的认识。

栏目主编：秦红 文字编辑：董思韵 题图来源：新华社发（张敬摄） 图片编辑：项建英

来源：作者：央视新闻