1993年李(li)惕碚(bei)在中科院高(gao)能物理所(suo)做X射(she)線觀(guan)測時,和同(tong)事提出了一(yi)種新的(de)(de)成像技術——直接解(jie)調方法。他們(men)研制(zhi)的(de)(de)新式硬X射(she)線探(tan)測器,搭載高(gao)空(kong)氣(qi)球上天觀(guan)測了黑洞(dong),得出了比美國同(tong)行(xing)好得多的(de)(de)結果。之后(hou),李(li)惕碚(bei)院士順理成章地(di)提出,把(ba)這個探(tan)測器放到太空(kong)中去、也就是(shi)“硬X射(she)線調制(zhi)望(wang)遠鏡(jing)”(HXMT)的(de)(de)構(gou)想。
2000年,“973”項目“天體高(gao)能輻射(she)的(de)空間觀測(ce)與(yu)(yu)研究”立項,在隨后(hou)的(de)5年里,中科院高(gao)能所(suo)與(yu)(yu)清華大學(xue)合作對(dui)硬X射(she)線調(diao)制望(wang)遠(yuan)鏡(jing)進行預研,建成了HXMT望(wang)遠(yuan)鏡(jing)地(di)面樣機。
2005年,HXMT作為中(zhong)(zhong)國(guo)第一(yi)顆天(tian)文衛星納入“十一(yi)五(wu)”科(ke)(ke)學規劃。然而基于對新技術的懷疑,一(yi)些科(ke)(ke)學家(jia)要求(qiu)重新評審。于是中(zhong)(zhong)科(ke)(ke)院(yuan)又組織了多次(ci)論證會議,最(zui)終HXMT再次(ci)得到專家(jia)們的普(pu)遍認可和支持,中(zhong)(zhong)科(ke)(ke)院(yuan)2006年7月再次(ci)優先(xian)推薦HXMT為“十一(yi)五(wu)”自主(zhu)空間科(ke)(ke)學項目。
2007年3月(yue),中國(guo)發(fa)布《“十一五”空間科(ke)學發(fa)展規劃(hua)》,提出“自主研(yan)制硬(ying)X射線調制望遠鏡,計(ji)劃(hua)2010年發(fa)射上天(tian),實現我國(guo)空間天(tian)文衛(wei)星零的(de)(de)突破,在黑洞(dong)物(wu)理研(yan)究等領域(yu)取得突破”。世界(jie)各(ge)大(da)通(tong)訊(xun)社以及《科(ke)學》等媒體馬上進行報道。同年10月(yue),國(guo)務(wu)院批準《航天(tian)發(fa)展“十一五”規劃(hua)》,要(yao)求“優先(xian)支持面向重大(da)科(ke)學問題的(de)(de)自主創新項目(mu),研(yan)制硬(ying)X射線望遠鏡”。
2008年4月,原國防科工(gong)委(wei)委(wei)托(tuo)中(zhong)國國際工(gong)程咨(zi)詢公(gong)司(簡稱中(zhong)咨(zi)公(gong)司)完成了HXMT衛星立項可行性評(ping)估,核定衛星工(gong)程總經(jing)費約人民幣10億(yi)元。
2011年3月,硬X射線調制望遠鏡衛(wei)星(xing)工(gong)程由國(guo)防科工(gong)局與財政(zheng)部共同批(pi)復立項,用戶單位為中(zhong)(zhong)科院(yuan)(yuan),中(zhong)(zhong)科院(yuan)(yuan)將該(gai)工(gong)程納入(ru)空(kong)間(jian)先導專項計劃(hua)。其中(zhong)(zhong)衛(wei)星(xing)、運載火箭分別(bie)由中(zhong)(zhong)國(guo)航天科技(ji)集團公(gong)司中(zhong)(zhong)國(guo)空(kong)間(jian)技(ji)術(shu)研(yan)(yan)究院(yuan)(yuan)、上海航天技(ji)術(shu)研(yan)(yan)究院(yuan)(yuan)研(yan)(yan)制,地面測控(kong)系統由西(xi)安衛(wei)星(xing)測控(kong)中(zhong)(zhong)心負責,中(zhong)(zhong)科院(yuan)(yuan)國(guo)家空(kong)間(jian)科學(xue)中(zhong)(zhong)心、遙感與數(shu)(shu)字(zi)地球研(yan)(yan)究所(suo)和高能物(wu)理研(yan)(yan)究所(suo)分別(bie)負責地面應(ying)用系統建設及(ji)衛(wei)星(xing)數(shu)(shu)據接收、處理、分發和科學(xue)應(ying)用。
2017年6月15日(ri)11時00分,中國(guo)在(zai)酒泉(quan)衛(wei)(wei)星發(fa)射(she)(she)中心采(cai)用長征(zheng)四號乙運(yun)(yun)載火箭(jian),成(cheng)功(gong)發(fa)射(she)(she)首顆X射(she)(she)線空間天文衛(wei)(wei)星“慧眼”。此次(ci)發(fa)射(she)(she)任務是(shi)長征(zheng)系列運(yun)(yun)載火箭(jian)的第248次(ci)發(fa)射(she)(she)。
2018年1月(yue)30日,中國(guo)首(shou)顆X射線天文衛星(xing)“慧眼(yan)”正式交付,投入使用。
2022年(nian)1月29日,據中國科學(xue)報報道,我國首顆(ke)X射線天(tian)文衛星(xing)“慧(hui)眼”設(she)計壽命(ming)4年(nian),但它的運(yun)行(xing)狀態一(yi)切正常,衛星(xing)平臺備用資源完好,1月14日,科學(xue)家們召開衛星(xing)延壽會議,決定(ding)讓(rang)它再干兩(liang)年(nian)。
慧眼HXMT望遠(yuan)鏡全稱硬(ying)X射線(xian)調制望遠(yuan)鏡衛星(HXMT),是(shi)繼中(zhong)歐合作地球空(kong)間探測雙星、“悟空(kong)”號暗物質粒子(zi)(zi)探測衛星和“墨子(zi)(zi)”號量子(zi)(zi)科學實驗(yan)衛星之后,中(zhong)國(guo)又一顆(ke)重要的空(kong)間科學衛星。
慧眼HXMT望遠鏡(jing)設(she)計壽命4年,呈立方(fang)體(ti)構型,總質量(liang)(liang)(liang)約為2500kg,裝載(zai)高能(neng)、中能(neng)、低能(neng)X射(she)線(xian)(xian)望遠鏡(jing)和(he)空間環境監測(ce)器等4個探測(ce)有效載(zai)荷(he)(he),可觀(guan)測(ce)1~250keV能(neng)量(liang)(liang)(liang)范圍(wei)的(de)X射(she)線(xian)(xian)和(he)200keV~3MeV能(neng)量(liang)(liang)(liang)范圍(wei)的(de)伽瑪射(she)線(xian)(xian)。衛星采用直接解(jie)調成(cheng)像方(fang)法,通過(guo)掃描(miao)觀(guan)測(ce)可以完成(cheng)寬(kuan)波段、高靈敏(min)度、高分辨率的(de)空間X射(she)線(xian)(xian)成(cheng)像,具有復雜(za)的(de)熱控保(bao)(bao)障、對地測(ce)控與數傳(chuan)保(bao)(bao)障以及載(zai)荷(he)(he)長期工作下的(de)能(neng)源保(bao)(bao)障能(neng)力。
“慧眼”衛星應用我(wo)國科學家首創(chuang)的(de)直接解調成像(xiang)方法,實(shi)現(xian)(xian)寬波段、高靈敏度、高空(kong)間分辨率(lv)X射線(xian)巡天(tian)(tian)、定(ding)點和小(xiao)天(tian)(tian)區觀(guan)測,在世界現(xian)(xian)有X射線(xian)天(tian)(tian)文衛星中,具有先進(jin)的(de)暗弱變(bian)源巡天(tian)(tian)能力(li)、獨(du)特的(de)多波段快速光變(bian)觀(guan)測能力(li)等(deng)優(you)勢。衛星研制(zhi)(zhi)過程中,攻克了諸多設計難題(ti),取得了X射線(xian)探測載荷一體化設計與(yu)實(shi)施、慣(guan)性空(kong)間任意姿態下對地(di)測控(kong)與(yu)數(shu)傳鏈路保(bao)障技術等(deng)多項技術突破,有力(li)促(cu)進(jin)了新型元器件、特殊(shu)材料制(zhi)(zhi)備、載荷結構高精度加工等(deng)的(de)發展。
在軌(gui)測(ce)試期間,“慧眼”衛星開展了(le)多(duo)個(ge)天(tian)區的掃(sao)描成(cheng)像(xiang)觀測(ce)和對特定天(tian)體的定點觀測(ce),開展了(le)伽(jia)馬射線暴(bao)監(jian)(jian)測(ce)等(deng)應(ying)用測(ce)試,驗證了(le)衛星的各項(xiang)功能和性能,取(qu)得了(le)銀道面掃(sao)描監(jian)(jian)測(ce)、黑洞及中(zhong)子星雙(shuang)星觀測(ce)、伽(jia)馬射線暴(bao)、引力波電磁對應(ying)體探(tan)測(ce)、太陽耀發、特殊空間環境事件(jian)等(deng)初步科學(xue)成(cheng)果。
慧眼HXMT望遠(yuan)鏡(jing)的主要工作模(mo)式(shi)包括巡(xun)天(tian)觀(guan)(guan)測、定點觀(guan)(guan)測和小天(tian)區掃(sao)描(miao)模(mo)式(shi)。衛星(xing)(xing)發(fa)射入軌后,將(jiang)開展四個(ge)方面的空(kong)間探(tan)測活(huo)動(dong):一是將(jiang)對(dui)銀(yin)道面進(jin)行巡(xun)天(tian)觀(guan)(guan)測,發(fa)現(xian)新的高(gao)能(neng)(neng)變源(yuan)和已(yi)知高(gao)能(neng)(neng)天(tian)體的新活(huo)動(dong);二是通過觀(guan)(guan)測和分析黑洞(dong)、中子星(xing)(xing)等高(gao)能(neng)(neng)天(tian)體的光變和能(neng)(neng)譜性質,加深(shen)對(dui)致密天(tian)體和黑洞(dong)強引力場(chang)中動(dong)力學和高(gao)能(neng)(neng)輻射過程(cheng)的認識;三是在硬X射線/軟伽瑪(ma)射線能(neng)(neng)區獲得(de)伽馬(ma)射線暴及(ji)其它爆發(fa)現(xian)象的能(neng)(neng)譜和時(shi)變觀(guan)(guan)測數據,研究宇宙深(shen)處大(da)質量恒星(xing)(xing)死亡以及(ji)中子星(xing)(xing)并合等導致的黑洞(dong)的形(xing)成過程(cheng);四是探(tan)索利(li)用(yong)X射線脈沖星(xing)(xing)進(jin)行航天(tian)器自主導航的技術和原理(li)并開展在軌實驗。
2017年8月,慧眼HXMT望遠鏡在(zai)GW170817引(yin)(yin)力波(bo)(bo)事件發生時成功監測(ce)了引(yin)(yin)力波(bo)(bo)源所在(zai)的天區,對(dui)其伽馬射線電磁對(dui)應體(簡(jian)稱引(yin)(yin)力波(bo)(bo)閃(shan))在(zai)高能(neng)區(MeV,百萬電子(zi)伏特)的輻(fu)射性質給(gei)出(chu)了嚴格的限(xian)制(zhi),為全面理(li)(li)解(jie)該引(yin)(yin)力波(bo)(bo)事件和引(yin)(yin)力波(bo)(bo)閃(shan)的物(wu)理(li)(li)機(ji)制(zhi)做出(chu)了重要貢獻。
2017年(nian)10月16日,雙中子星并合產生引力波(bo)(GW170817)聯合觀測成果全球發(fa)布,在該歷(li)史性(xing)事件的全球聯測中,“慧(hui)眼”衛(wei)星對其高能電磁輻(fu)射(she)(she)對應(ying)體進(jin)行了監測,確定(ding)了伽馬射(she)(she)線的流量上限。
2019年10月(yue),科學家利(li)用“慧眼”衛星進(jin)行系(xi)列觀測,將對(dui)黑洞(dong)系(xi)統準(zhun)周(zhou)期振蕩現象研(yan)(yan)究的能量上(shang)限從30keV(千電子伏特)提(ti)高到(dao)100keV,開啟了研(yan)(yan)究黑洞(dong)系(xi)統的新窗口。
2021年7月20日消息,“慧眼(yan)”首次清晰觀測到了黑(hei)洞(dong)雙星爆發過(guo)程的(de)全(quan)景,揭示(shi)了黑(hei)洞(dong)雙星爆發標準圖像的(de)產生機制;完整探(tan)測到了第24太陽(yang)活動周最大耀(yao)斑(ban)的(de)高(gao)能輻(fu)射過(guo)程,獲得(de)了耀(yao)斑(ban)過(guo)程中(zhong)非熱電(dian)子的(de)譜指數演化,為理解太陽(yang)高(gao)能輻(fu)射隨(sui)時間(jian)演化提供了新的(de)觀測結果。
2022年7月(yue),“慧眼”衛(wei)星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的(de)(de)中(zhong)子星X射線(xian)(xian)雙星發(fa)現了能量(liang)高達146千電子伏(fu)的(de)(de)回旋吸(xi)收線(xian)(xian),對應超過16億(yi)特斯(si)拉的(de)(de)中(zhong)子星表(biao)面(mian)磁場(chang),繼2020年直接測量(liang)到約10億(yi)特斯(si)拉的(de)(de)宇宙最(zui)(zui)強(qiang)磁場(chang)之后,再(zai)次大幅(fu)度(du)刷新了最(zui)(zui)高能量(liang)回旋吸(xi)收線(xian)(xian)和宇宙最(zui)(zui)強(qiang)磁場(chang)直接測量(liang)的(de)(de)世界紀(ji)錄。該項研(yan)究(jiu)主要由中(zhong)國科(ke)學院高能物理研(yan)究(jiu)所(suo)與德國圖賓(bin)根大學合作完成,在《天體(ti)物理雜(za)志(zhi)通訊》(Astrophysical Journal Letters)在線(xian)(xian)發(fa)表(biao)。
2022年(nian)7月5日,中(zhong)國科學(xue)院(中(zhong)科院)發布消息,“慧眼(yan)”衛星(xing)(xing)(xing)(xing)團隊最近在編號為Swift J0243.6+6124的(de)(de)中(zhong)子星(xing)(xing)(xing)(xing)X射線(xian)雙星(xing)(xing)(xing)(xing)發現了(le)能量高達146千(qian)電子伏(fu)的(de)(de)回(hui)旋(xuan)吸(xi)收線(xian),其對應超過16億特斯拉的(de)(de)中(zhong)子星(xing)(xing)(xing)(xing)表面磁場(chang),這是繼2020年(nian)直接測(ce)量到約10億特斯拉的(de)(de)宇宙最強磁場(chang)之(zhi)后,“慧眼(yan)”衛星(xing)(xing)(xing)(xing)再(zai)次大幅度刷新最高能量回(hui)旋(xuan)吸(xi)收線(xian)和宇宙最強磁場(chang)直接測(ce)量的(de)(de)世界(jie)紀錄(lu)。
HXMT的(de)(de)成功(gong)發(fa)射和運行,使(shi)中(zhong)國(guo)在(zai)國(guo)際競爭(zheng)激烈的(de)(de)的(de)(de)高能天體物理觀測領域占有重要的(de)(de)一(yi)席之地。
慧眼HXMT望遠鏡所屬的(de)衛(wei)星(xing)(xing)工(gong)程(cheng)是國(guo)(guo)防科(ke)工(gong)局牽頭組織實施的(de)重(zhong)大空間科(ke)學(xue)任務(wu),將顯著提升中(zhong)國(guo)(guo)大型科(ke)學(xue)衛(wei)星(xing)(xing)研(yan)制水(shui)平,填補(bu)中(zhong)國(guo)(guo)空間X射線(xian)探測(ce)衛(wei)星(xing)(xing)的(de)空白,實現中(zhong)國(guo)(guo)在(zai)(zai)空間高能天(tian)體物理領域由地(di)(di)面觀測(ce)向天(tian)地(di)(di)聯合(he)觀測(ce)的(de)跨越。該星(xing)(xing)的(de)投入(ru)使用使中(zhong)國(guo)(guo)高能天(tian)文研(yan)究進入(ru)空間觀測(ce)的(de)新階段,對提高中(zhong)國(guo)(guo)在(zai)(zai)空間科(ke)學(xue)領域的(de)國(guo)(guo)際地(di)(di)位和影響力具(ju)有重(zhong)要意(yi)義(yi)。
“慧眼”衛(wei)星(xing)的(de)“繼任者”——中國(guo)領(ling)導的(de)大型國(guo)際(ji)合作空(kong)間項(xiang)目“增強(qiang)型X射線(xian)時變與偏振空(kong)間天(tian)文臺”已(yi)進入(ru)方(fang)案設計階(jie)段。研(yan)制(zhi)成功后,它將成為2027年(nian)后國(guo)際(ji)領(ling)先的(de)旗艦級(ji)空(kong)間X射線(xian)天(tian)文臺,其(qi)綜合性能相比國(guo)際(ji)同類衛(wei)星(xing)有一個數量級(ji)以上的(de)提(ti)升,將把中國(guo)的(de)空(kong)間高能天(tian)文研(yan)究帶入(ru)更高水(shui)平,將在探索(suo)極端(duan)宇宙中有更多更重要(yao)的(de)科學(xue)發(fa)現。