科技

张开“慧眼”看宇宙

360截图20210806103049052.jpg

“慧眼”硬X射线调制望远镜示意图。中国科学院供图

在全国科技界和社会各界共同努力下,我国科技实力正在从量的积累迈向质的飞跃、从点的突破迈向系统能力提升,科技创新取得新的历史性成就。基础研究和原始创新取得重要进展,战略高技术领域取得新跨越,高端产业取得新突破……一系列重大成果彰显我国自主创新事业大有可为,科技自立自强成就非凡。

本版今起推出“为这些科技突破点赞”系列报道,和读者一道近距离了解近年来我国科技重大成果,见证中国迈向高水平科技自立自强的生动实践。

——编 者

认证磁星为宇宙神秘天文现象快速射电暴的一种起源;首次观测到黑洞双星爆发过程全景;完整探测到第24太阳活动周最大耀斑的高能辐射过程……今年以来,中国“慧眼”卫星的研究成果,频频在国际天文学界引起轰动。

好成绩的背后是“硬实力”。“慧眼”卫星全称“慧眼”硬X射线调制望远镜,是我国第一颗空间X射线天文卫星。与国外同类卫星相比,它具有覆盖能段宽、在高能X射线能段的有效面积大、时间分辨率高、有效工作时间占比高等优点。正因如此,在4年运行期间,“慧眼”卫星精准捕捉到宇宙中众多精彩瞬间和神秘现象,帮助人类更加深入了解宇宙奥秘。

通过望远镜卫星在空间轨道捕捉X射线,成为各国科学家竞相追逐的目标

X射线,对人们来说并不陌生。在医院拍摄透视片,或在公共场合接受安全检查时,我们通常都会直接接触到X射线。波长0.1至10纳米的X射线称为软X射线,其能量相对较低;波长在0.01至0.1纳米之间的X射线称为硬X射线,其能量相对较高,穿透性也较强。

宇宙中很多极端天体物理过程都会产生并发射强烈X射线。中科院高能物理研究所粒子天体物理中心主任、“慧眼”卫星首席科学家张双南说:“比如,中子星和黑洞吸积物质的过程,超新星爆发和伽马射线暴的激波和喷流,还有高能带电粒子在磁场中的辐射以及和低能光子的作用、中子星的表面等,也会产生丰富的X射线。”

由于宇宙中许多天体都辐射X射线,因此探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。

“各种天体的性质和特点不同,它们所辐射的X射线也不同。人类可以利用这一特性,通过观测这些天体发出的X射线,来分析它们的类型和特征,从而更详细地了解宇宙。”张双南说。

然而,X射线极易被介质吸收,穿越地球大气层时会严重衰减,在地面上根本无法对其进行观测。因此,通过望远镜卫星在空间轨道捕捉X射线特别是硬X射线,就成为各国科学家竞相追逐的目标。

1999年,美国发射了钱德拉X射线天文台,欧洲发射了XMM—牛顿卫星,成为世界X射线天文学时代开启的标志性事件。那时,中国的硬X射线卫星研制尚属空白。但中国科学家们在此领域的探索和研究一直在进行。

对于硬X射线,国际上的普遍办法之一是采用准直型望远镜对其进行探测。但是,准直型望远镜的缺点在于它会损失很多探测光子的信息,从而导致探测结果对有些研究的精度较低。早在1993年,中国科学院院士、中科院高能物理研究所研究员李惕碚提出基于直接解调方法的硬X射线调制望远镜的设想。

张双南说:“当时,李院士原创性地提出了用非线性数学手段,直接对探测器阵列的扫描数据进行求解成像,这一直接解调法能够使非成像探测器实现成像。”

2011年3月,硬X射线调制望远镜卫星工程通过国家批复,正式立项。

“慧眼”卫星不仅“看”得勤,还“看”得清,可以全天时接收来自宇宙的“讯息”

2017年6月15日,我国首颗X射线天文卫星“慧眼”在酒泉卫星发射中心顺利发射升空。在卫星升空24小时后,地面工作人员就收到了它传送回来的首批数据,经验证,数据质量良好。

“慧眼”卫星能够如此迅速而高效展开科学观测工作,与它的独特设计密不可分。“慧眼”卫星的设计寿命是4年,质量2496千克。本体呈立方体构型,由服务舱、载荷舱、太阳翼等构成,主要工作模式包括巡天观测、定点观测和小天区扫描模式。

因为“慧眼”卫星具有复杂的热控保障、对地测控与数传保障以及载荷长期工作下的能源保障能力,可以全天时接收来自宇宙的“讯息”。

“慧眼”卫星不仅“看”得勤,还“看”得清。

“与国外已经发射的很多X射线天文卫星相比,‘慧眼’是世界上探测能区覆盖范围最广的天文望远镜之一,可以进行很宽谱段的X射线和伽马射线观测。”张双南说,“‘慧眼’在百万电子伏特能区监测伽马射线暴的有效观测面积,相比以往的设备可提高数倍。由于引力波暴也可能产生伽马射线暴,‘慧眼’在搜寻引力波电磁对应体方面,也具有重要意义和明显的国际竞争力。”

让“慧眼”卫星“眼界大开”的,是装载在它身体里的高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测器等4个探测有效载荷。它们可观测1至250keV(千电子伏特)能量范围的X射线和监测200至3MeV(百万电子伏特)能量范围的伽马射线。这些“法宝”让“慧眼”卫星不仅能将宇宙事件从发生、发展到结束全过程的壮丽景象尽收眼底,还可看到这些景象出现时的时变过程是怎样的,相比国际上同类卫星,有更高的时间分辨率。

此外,工作模式多、平台高可靠等优点,让“慧眼”卫星在复杂的空间环境中能可靠地完成观测、数据星上存贮和及时下传等工作,保证任务顺利实施。

“慧眼”卫星运行已4年,状态良好,各项指标正常,取得一系列重大科学成果

令人惊奇的是,“慧眼”卫星在天上运行仅两个月,就利用新开发的科学能力有了重大发现。

2017年8月17日,美国激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台首次发现双中子星并合引力波事件,国际引力波电磁对应体观测联盟发现了该引力波事件的电磁对应体。当天,中国“慧眼”卫星对这次引力波事件发生也进行了成功监测。

中科院高能物理研究所副研究员熊少林说:“‘慧眼’卫星在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在的天区,对其伽马射线电磁对应体在高能区的辐射性质给出了严格的限制。”

科学家介绍,“慧眼”卫星以合作组形式加入了报告该次历史性发现的论文,在论文的正文部分报告了观测结果,为全面理解该引力波事件和引力波闪的物理机制作出了重要贡献。

此后,“慧眼”卫星又陆续取得一系列重大科学成果,包括直接测量到宇宙最强磁场、高精度实现了脉冲星导航的在轨验证、发现距离黑洞最近的相对论喷流、发现逃离黑洞的高速等离子体、发现并证认首例和快速射电暴同时发生并且来自于磁星(磁场极强的中子星)的X射线暴……

最近,“慧眼”卫星又首次清晰观测到了黑洞双星爆发过程的全景,揭示了黑洞双星爆发标准图像的产生机制;完整探测到了第24太阳活动周最大耀斑的高能辐射过程,获得了耀斑过程中非热电子的谱指数演化,为理解太阳高能辐射随时间演化提供了新的观测结果等。

截至2021年8月,“慧眼”卫星已在轨运行约4年零2个月,科研人员在此期间已经投稿和发表了超过80篇学术论文。

张双南说:“目前,‘慧眼’卫星虽然已经超过了其设计寿命,但运行状态良好,各项指标正常,期待接下来它能够有更新的发现。”

张双南还透露,“慧眼”卫星的“继任者”——中国领导的大型国际合作空间项目“增强型X射线时变与偏振空间天文台”已进入方案设计阶段。研制成功后,它将成为2027年后国际领先的旗舰级空间X射线天文台,其综合性能相比国际同类卫星有一个数量级以上的提升,将把中国的空间高能天文研究带入更高水平,将在探索极端宇宙中有更多更重要的科学发现。(记者 吴月辉)


【责任编辑:欧阳雪】

科技金融换挡:从“单点放贷”走向“全周期接力”

政策信号密集释放的背后,一个更深层的变化正在发生:科技金融的发力点,不再只是多放一笔贷款,而是把信贷、保险、债券、股权和区域协同串成一条能接住科技企业全生命周期的“接力链”。

金桥“芯”局:当芯片设备的上下游变成“上下楼”

从“金桥加工”到“金桥制造”再到“金桥智造”,这条转型线索在这片土地上已经铺陈了近三十年。但芯片装备的生态构建,比的不是谁落子更快,而是谁能在设备、零部件、材料与晶圆厂之间把“物理集聚”真正转化为“化学融合”

百亿“数据国家队”落子雄安:第100家央企如何撬动AI时代的“燃料战争”

这家以“数据资源开发利用”为唯一主责主业的央企,从诞生之日起就被赋予了超越一般国企的战略分量:它要解决的,是中国数据要素市场化配置改革中最难啃的那块骨头——当“裁判员”和“运动员”长期混在一起,数据究竟由谁来运营、按什么规则流通、以什么价格交易。

齐鲁“七星”上岗记:山东千亿工业场景长出百余个行业大模型

从码头排泊到井下巡检,从波峰焊换产到一键炼钢,山东41个工业大类实现大模型全覆盖。10月14日,济南黄河国际会展中心,2026人工智能产业大会开幕首日。作为大会平行论坛之一,“齐鲁制造会客厅”人工智能垂直领域大模型专场活动上,海若、天智、星际、云鼎、星港、尚智、奇智孔明——“齐鲁七星”集中亮相,覆盖高端装备、化工、轻工、冶金、矿山、港口物流等重点领域。这场国家级产业盛

中俄蒙国际科技创新合作中心落户黑龙江

“十五五”将建设联合实验室、研发中心不少于70个。依托哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所等单位,围绕新材料、能源动力、海洋极地、生命健康等领域,与俄罗斯、美国、哈萨克斯坦等31个国家的科研机构合作,启动建设4家“一带一路”联合实验室,建成11家科技部国际科技合作基地、67家省级国际科技合作平台。

“先使用后付费” 黑龙江科技成果转化探新路

今年以来巳落地转化重大科技成果506项,14项牵头成果获2025年度国家科学技术奖。深入实施深化科技成果产业化突破年行动,聚焦科技成果转化堵点,打出政策组合拳,完善全链条支撑体系。截至目前,黑龙江已落地转化重大科技成果506项。张喆表示,黑龙江聚焦扶持科技企

怀柔科学城“十五五”开局:37个设施平台全面运行,千亿资金池托举原始创新

金秋十月,雁栖湖畔,怀柔科学城迎来建设十周年的关键节点。这座面积超过100平方公里的科学之城,正从“建设运行并重”全面转向“注重运行成效”,以“运行为主”的新姿态开启“十五五”新征程。37个设施平台落地,设施密度全球前列怀柔综合性国家科学中心已进入“运行为主”新阶段。截至目前,科学城已落地科技设施37个,其中17个面向全球开放共享,设施密度、建设强度均居

“十五五”黑龙江科技创新五大维度精准发力赋能龙江全面振兴

黑龙江省委宣传部、黑龙江省人民政府新闻办公室主办的“开局起步‘十五五’——奋力谱写中国式现代化黑龙江新篇章”系列主题新闻发布会,介绍黑龙江省“着力推动发展方式从资源驱动为主向创新引领为主转变”的进展成效。黑龙江省科学技术厅党组书记、厅长陈苏作了主旨介绍,全面介绍了黑龙江省科技创新阶段性亮眼成效,并重磅解读“十五五”时期科技改革发展总体部署与重点任务

中共中央 国务院关于发展新质生产力的意见

以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的二十大和二十届历次全会精神,认真落实四中全会部署,完整准确全面贯彻新发展理念,坚持创新主导、改革为要、因地制宜、先立后破,坚持高技术、高效能、高质量,统筹处理好政府和市场、质态和业态、改革和发展、自主和开放的关系

未来已来,落地为先:2026未来产业创新发展大会亮出雄安答卷

9月29日,以“新质引领·未来已来——共建高质量发展新范式”为主题的2026未来产业创新发展大会在河北雄安新区举行。政商学界代表齐聚这座“未来之城”,围绕未来产业从技术突破走向场景落地、从政策驱动走向商业验证展开深入研讨。大会集中发布三项核心成果,雄安新区则以平台、场景、生态联动的实践,交出一份“未来产业如何落地”的答卷。大会发布的三项成果分别是《未来产

从跟跑到领跑:中国科技创新实现历史性跨越

国家创新指数跃居全球第九,科技强国建设迈出坚实步伐。科技部部长阴和俊在会上介绍,我国科技创新跃上新台阶,科技强国建设迈出坚实步伐,我国正从全球科技参与者、贡献者向开拓者、引领者加速转变,成为创新力上升最快的国家之一。创新指数提升 研发投入创新高据中国科学技术发展战略研究院发布的《国家创新指数报告20

研发人员总量世界第一 中国科技人才“家底”首次全景披露

科技部部长阴和俊在国新办发布会上勾勒教育科技人才一体发展路线图。“全世界规模最大的教育体系”“学科门类最齐全的人才资源”“总量位居世界第一的研发人员队伍”——9月29日下午,科技部部长阴和俊在国新办“开局起步‘十五五’”系列主题新闻发布会上,用三个“最”字,向外界披露了中国科技人才“家底”的全景画像。这场发布会正值“十五五”开局之年,阴和俊的表述传递出一个清晰信号:

高校告别“一把尺子”时代:分类改革重塑中国高等教育新生态

从“金字塔”到“五指山”,三千余所高校将各安其位、各展所长。中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于分类推进高校改革的意见》,对分类推进高校改革作出系统部署,明确提出科学构建高校分类发展体系,确立高校分类框架,构建多赛道、多主体的评价体系。改革为何势在必行?近五千万在校生呼唤“多样化赛道”截至2025年,全国共有高校31

黑龙江加快锻造产业工人“工匠方阵”

到2030年将培育25名大国工匠、500名龙江工匠,技能人才总量达400万人。9月15日,黑龙江省委宣传部在哈尔滨举行“黑龙江省深化产业工人队伍建设改革进展情况”新闻发布会。此次发布会旨在贯彻落实党的二十届三中全会精神,进一步全面深化改革,推进产业工人队伍建设改革。黑龙江省总工会党组书记于志伟发布全省产改五年来阶段性成果并介绍深化改革相关工作。黑龙江省委社会工作部副部长

医保价格立项“关口前移” 高水平医疗创新迎来“无缝衔接”时代

国家医保局试行预立项制度,为新技术新产品铺就从实验室到病床的“高速路”。长期以来,一项医疗新技术从获批上市到进入临床收费,往往面临一段不短的“等待期”。如今,这一局面有望被彻底改变。9月15日,国家医疗保障局印发《关于试行高水平新技术新产品医疗服务价格项目预立项制度的通知》(医保发〔2026〕23号),明确探索建立医疗服务价格项目预立项制度,推动科技创新成果转化运用,促进

从“做大做强”到“做美”:杭州举办AI未来组织发展论坛,探寻AI时代企业组织变革新路径

提出“以心性驾驭技术”核心理念,“未来组织促动者联盟”正式发起。“企业如何成为未来型组织”为主题,由惊蛰书院、长三角(浙江)人工智能研究院、道法智联联合主办,来自学界、企业界、咨询界的百余位代表围绕人工智能浪潮下企业组织变革方向展开深入研讨。区别于一般性AI技术分享活动,论坛聚焦

当AI听懂工业“行话”:2026全球工业互联网大会的沈阳时刻

9月9日,以“智改数转 AI兴工”为主题的2026全球工业互联网大会在沈阳开幕。这场为期三天(9月8日至10日)的行业盛会,吸引了来自全球政商学研企等领域的嘉宾齐聚辽沈大地。当人们还在热议大模型能写诗作画时,这场大会却将焦点对准了一个更本质的问题:AI能否真正听懂工业的“行话”?工信部数据显示,2025年我国工业互联网核心产业规模已超1.6万亿元,具有一定行业影响力的工业互
返回
顶部