中国首台太空望远镜将升空 与“哈勃”共游宇宙

征服者

硬X射线调制望远镜结构示意图

      晚报讯 2010年至2011年，我国首台太空望远镜将发射升空，与“哈勃”太空望远镜一起遨游宇宙。这是昨晚记者在复旦大学“院士专家讲坛”上获悉的。苏定强院士透露，“硬X射线调制望远镜”的升空，将实现我国太空望远镜零的突破。此外，“空间太阳望远镜”也列入国家科研计划。这标志着我国天文观测将向太空全面“进军”。
今年是“国际天文年”，也是伽利略首次用望远镜观测天体400周年。据天文学家苏定强院士介绍，传统的天文观测都是在地面上进行的，地球大气会给观测带来不少限制。如大气的扰动会影响望远镜的分辨率，大气层会阻挡天体发出的很多辐射。当望远镜被发射到太空中，成为一颗天文卫星后，它就能接收各个波段的信号，进行更全面、精确的天文观测。
我国是太空大国，但至今还没发射过太空望远镜。2010—2011年，我国首台太空望远镜“硬X射线调制望远镜”（英文简称:HXMT）将发射升空，它将是世界上灵敏度和空间分辨本领最高的硬X射线望远镜。神秘的黑洞、中子星是HXMT观测的重点目标，其观测结果有望对高能天体物理学产生重要影响。
苏院士说，这个项目已经过十多年的预研，各项关键技术几乎都已解决，应该尽早发射。“对我国来说，近期发射两颗天文卫星是不算多的。”苏院士说，“未来十年内，我建议我国再开展一个空间天文观测项目。”
除了太空望远镜，近年来，我国的地面望远镜项目也有很多进展。去年，我国建成了世界上最大的大视场望远镜“LAMOST”。今年，全球最大的射电望远镜“FAST”在贵州省开建，它的口径达到500米，将于2014年建成，其科学目标包括“地外文明搜索”。
在南极冰盖最高点冰穹A，我国正在酝酿架设一台15—30米口径的望远镜，它能在光学、红外、亚毫米波等三个波段工作，利用那里得天独厚的环境进行自动观测。

哈勃太空望远镜 发射时间：1990年

哈勃望远镜于1990年发射升空。18年来这部功勋卓著的望远镜重新改变了我们对宇宙的认识，向公众奉献了大批精彩绝伦的太空靓照。然而最近哈勃望远镜遭受了硬件失灵的故障，令其无法与地面实现通讯。但美宇航局正在制定一个复苏“大天文台”的计划，令“哈勃”望远镜至少服役到2013年。
康普顿伽马射线太空望远镜 发射时间：1991年

主要功能：寻找高能伽马射线。宇宙中一些最狂暴的事件是肉眼所看不到的。它们发生在一种称为伽马射线的光谱环境下。伽马射线是电磁光谱中能量最大的光子。康普顿伽马射线太空望远镜重达17吨，于1991年经由“亚特兰蒂斯”号航天飞机发射升空，用以观测宇宙中的高能射线。康普顿携带的先进仪器向世人揭示了高能伽马射线爆发的分布情况。2000年，在陀螺仪发生故障后，康普顿被安全地脱离了轨道。     

     
     钱德拉X射线太空望远镜 发射时间：1999年

主要功能：观测黑洞和超新星。长期以来，科幻作家就喜欢给“超人”等虚构的超级大英雄赋予X射线般的视力，这种超能力可以使他们看清楚普通人看不到的东西。在钱德拉X射线太空望远镜1999年发射后，现实世界的天文学便具有了这种超能力。钱德拉望远镜用以观测黑洞和以高能光形式存在的超新星等物体。它拍摄的具有340年历史的超新星残骸“仙后座A”向天文学家揭示了这种爆发的恒星可能是宇宙射线的重要来源。宇宙射线是不断轰击地球的高能粒子。      


   XMM-牛顿X射线太空望远镜 发射时间：1999年

要功能：不间断观测深空。发射时间：1999年12月，多镜片X射线观测卫星(现称XMM-牛顿)发射升空，欧洲天文学家从此拥有了他们自己的X射线观测台。这颗卫星装备了三部X射线望远镜，因其奇异的飞行轨道而著称，这种飞行轨道可令其长时间、不间断观测深空。XMM-牛顿让欧洲天文学界获得了诸多突破，如观测到迄今。     


        
威尔金森微波各向异性探测器 发射时间：2001年

主要功能：探测早期宇宙结构。大爆炸发生后约38万年，宇宙释放了大量辐射热，这种辐射热称为宇宙微波背景辐射。按照天文学理论，宇宙起源于大爆炸。美宇航局在1992年发射了一艘航天器，对宇宙微波背景辐射的微小变化进行探测。威尔金森微波各向异性探测器发射于2001年，多年来一直在研究宇宙微波背景辐射更为细微的变化，令科学家对大爆炸后宇宙状况有初步了解。如上图所示，美宇航局在2003年公布了一幅根据威尔金森微波各向异性探测器数据绘制的早期宇宙地图。这些数据证实宇宙已拥有137亿年历史。      


      
费米伽马射线太空望远镜 发射时间：2008年

主要功能：研究黑洞，揭开暗物质神秘面纱。黑洞被称为太空中的旋涡，将一切东西吸引在其周围。但是，当黑洞吞噬恒星时，它们还会以近乎光速的速度向外喷涌释放伽马射线的气体。为何会发生这种情况？2008年7月发射的费米伽马射线太空望远镜可能会揭开这个谜底，这部望远镜的目标是研究高能辐射物，另外还有可能揭开暗物质的神秘面纱，有助于进一步了解宇宙中最极端环境中我们闻所未闻的物质。暗物质是伽马射线爆发的来源。          
斯皮策太空望远镜 发射时间：2003年

主要功能：穿透星际气体和尘埃。不知你是否有过爬到山顶，结果只看到烟雾缭绕景象的经历。密不透风的星际气体和尘埃给试图了解遥远恒星和星系的天文学家造成了类似问题。发射于2003年的斯皮策太空望远镜(右图)通过收集红外光，为天文学家们解决了这个难道。红外光是与某个热量有关的电磁辐射的无形模式，这种热量是气云所不能阻挡的。通过斯皮策太空望远镜携带的摄像机，天文学家对星系、新形成的行星系及形成恒星的区域(如左侧的W5区域)进行了前所未有的勘测。

征服者

硬X射线调制望远镜HXMT（Hard X-ray Modulation Telescope）是一台已知计划中世界最高灵敏度和最好空间分辨本领的空间硬X射线望远镜，它将实现空间硬X射线高分辨巡天，发现大批高能天体和天体高能辐射新现象，并对黑洞，中子星等重要天体进行高灵敏度定向观测，推进人类对极端条件下高能天体物理动力学、粒子加速和辐射过程的认识。

征服者

HXMT建立在我国学者对硬X射线成像技术的原始性创新和成熟可靠的探测器技术基础之上。从2000年以来，HXMT的预研工作得到国家973项目、中科院知识创新工程重大方向性项目和清华大学985项目的联合支持，现已完成有效载荷系统地面样机研制，成功地进行了气球飞行检验。我国已发展成熟的“资源二号”卫星平台的主要性能完全满足HXMT卫星的要求，不存在需要攻克的关键技术问题。 HXMT是一颗具有重大科学意义、高度创新性和技术可靠性的科学卫星，已经具备进行工程研制的条件。在“十一五”期间发射HXMT卫星，可以在基础科学的一个重要前沿为我国取得具有高显示度的重大成果。

征服者

HXMT的主要科学目标是：

·实现最高灵敏度和分辨率的硬X射线巡天：发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体，分解和确定宇宙硬X射线背景辐射的来源。

·研究致密天体和黑洞强引力场中动力学和高能辐射过程：对黑洞、中子星、活动星系核等高能天体实现高精度定向观测，研究其光变性质和光谱，高能粒子加速机制等重要物理过程。

HXMT的主要观测目标为：

·硬X射线巡天。绘制高精度硬X射线天图，使硬X射线天体的数量提高十倍以上并可能发现新的天体类型。从而极大丰富人类对硬X射线宇宙的认识。

·活动星系核和类星体。活动星系核和类星体的能量来源是人类尚未解释的宇宙之谜，有可能来自于巨型黑洞和周围物质之间的作用。HXMT将系统研究各类活动星系核和类星体的硬X射线辐射性质，并通过与其他波段的联测研究活动星系核的辐射来源和辐射区结构。

·X射线双星。X射线双星由一个中子星或黑洞与一个正常恒星构成。HXMT将通过X射线双星研究致密星周围吸积盘的形成和演化、强引力场中各种广义相对论效应的检验、黑洞的形成及演化、黑洞自转、视超光速喷流现象、中子星的物质状态方程等。

·超新星遗迹。超新星遗迹是恒星演化晚期超新星爆发的产物，HXMT将研究超新星遗迹的非热X射线辐射性质，探索高能宇宙线的起源和加速。

·星系团。星系团是宇宙中最大的引力束缚系统。HXMT将系统研究星系团的硬X射线辐射，测量星系团中高能粒子的含量，探讨高能粒子对气体的加热效应。 恒星的耀斑爆发。恒星巨大的耀斑爆发要比太阳耀斑强许多个数量级，伴随着强烈的X射线暴发。HXMT可研究恒星冕区的演化、以及高能粒子在磁活动区的被加速。

征服者

硬X射线调制望远镜（Hard X-ray Modulation Telescope，简称HXMT）是一台空间X射线天文观测设备，它包括高能X射线望远镜（High Energy X-ray Telescope, 简称HE）、中能X射线望远镜（Medium Energy X-ray Telescope, 简称ME）、低能X射线望远镜（Low Energy X-ray Telescope, 简称LE）三个主要科学载荷。HXMT将完成宽波段X射线成像巡天，其中在硬X射线波段具有世界最高的灵敏度和空间分辨率，从而可以绘制高精度硬X射线天图，使硬X射线活动星系核（超大质量黑洞）的数量提高数倍并可能发现新的天体类型，革新人类对高能宇宙的认识。同时，HXMT还是国际上已有计划中唯一能对黑洞等高能天体在硬X射线能区进行高灵敏度（窄视场）、高时间分辨（大面积）定点观测的空间设备，可以获得天体在宽的X射线波段，尤其是硬X射线波段的高质量的辐射时变和能谱信息，推进人类对极端条件下高能天体物理动力学、粒子加速和辐射过程的认识。HXMT上还可能放置两台偏振X射线望远镜（Polarization X-ray Telescope, 简称PO）。PO计划由意大利空间局负责设计建造，将实现人类首次对宇宙天体的X射线偏振观测。  

由于用创新性的直接解调成像方法克服了以往硬X成像技术所需的复杂而庞大的硬件结构，HXMT可以低廉的造价实现显著高于国外同波段卫星的综合观测性能。以欧空局于2002年10月发射的INTEGRAL卫星为例，HXMT的探测几何面积是INTEGRAL的主成像探测器IBIS几何面积的2倍，有效面积为其4倍，灵敏度为其3倍，体积和重量只有INTEGRAL的1/3，造价更是仅为INTEGRAL的1/5-1/6。
    HXMT成像巡天的灵敏度显著高于已有的或其他已经提出的硬X射线巡天项目的灵敏度，且HXMT能够研究天体硬X射线辐射的快速光变，这是国际上另两个主要的硬X射线望远镜INTEGRAL/IBIS和SWIFT/BAT所无法实现的。HXMT是国际上目前整体性能最先进的硬X射线天文望远镜。