1993年李惕碚(bei)在中(zhong)科院高(gao)能物理所(suo)做X射線(xian)觀測(ce)時(shi),和同事提出了一種新的(de)成像技術——直接解(jie)調(diao)方法。他們研制(zhi)的(de)新式硬X射線(xian)探測(ce)器,搭載高(gao)空氣(qi)球(qiu)上天觀測(ce)了黑洞(dong),得(de)出了比美國(guo)同行好得(de)多的(de)結果。之(zhi)后,李惕碚(bei)院士順(shun)理成章地(di)提出,把這(zhe)個探測(ce)器放到太空中(zhong)去(qu)、也就是“硬X射線(xian)調(diao)制(zhi)望遠鏡”(HXMT)的(de)構(gou)想。
2000年,“973”項目“天體高能(neng)輻射(she)的空(kong)間觀(guan)測(ce)與研究”立項,在(zai)隨后的5年里,中科院高能(neng)所與清華大學合(he)作對硬X射(she)線調制望遠(yuan)鏡(jing)進行預研,建成了(le)HXMT望遠(yuan)鏡(jing)地面(mian)樣機。
2005年,HXMT作為中(zhong)國第(di)一顆(ke)天文衛星納入“十一五(wu)”科(ke)(ke)學(xue)(xue)規劃。然而(er)基(ji)于對新技術(shu)的懷疑,一些科(ke)(ke)學(xue)(xue)家要求(qiu)重(zhong)新評(ping)審。于是中(zhong)科(ke)(ke)院又組織了(le)多次(ci)論證(zheng)會議,最終HXMT再次(ci)得(de)到專(zhuan)家們的普(pu)遍認(ren)可和支持,中(zhong)科(ke)(ke)院2006年7月再次(ci)優先推薦HXMT為“十一五(wu)”自主空間科(ke)(ke)學(xue)(xue)項目。
2007年3月(yue),中國發(fa)布(bu)《“十(shi)一五”空間(jian)科(ke)(ke)學發(fa)展規劃(hua)》,提出“自主(zhu)研制(zhi)硬(ying)X射線(xian)調制(zhi)望遠(yuan)鏡(jing),計劃(hua)2010年發(fa)射上天(tian),實現我國空間(jian)天(tian)文衛星零的(de)突破(po),在黑洞物理研究等領域取(qu)得突破(po)”。世界各大通訊社以及《科(ke)(ke)學》等媒體馬上進行報道。同年10月(yue),國務院批準《航天(tian)發(fa)展“十(shi)一五”規劃(hua)》,要求“優先支(zhi)持面向(xiang)重大科(ke)(ke)學問題的(de)自主(zhu)創(chuang)新(xin)項目,研制(zhi)硬(ying)X射線(xian)望遠(yuan)鏡(jing)”。
2008年4月(yue),原國防(fang)科工(gong)(gong)委委托中(zhong)國國際工(gong)(gong)程(cheng)咨(zi)詢公司(簡稱中(zhong)咨(zi)公司)完成了(le)HXMT衛星立項(xiang)可行性評(ping)估,核定(ding)衛星工(gong)(gong)程(cheng)總(zong)經費(fei)約(yue)人民幣10億元(yuan)。
2011年3月,硬X射線調(diao)制望遠鏡衛(wei)(wei)星工程由(you)國(guo)防科(ke)工局(ju)與(yu)財(cai)政(zheng)部共(gong)同(tong)批(pi)復立項,用戶單(dan)位為中科(ke)院,中科(ke)院將該工程納入空間先導專項計劃。其中衛(wei)(wei)星、運載(zai)火箭分(fen)別由(you)中國(guo)航(hang)天(tian)(tian)科(ke)技集團(tuan)公司(si)中國(guo)空間技術研(yan)(yan)究(jiu)院、上海航(hang)天(tian)(tian)技術研(yan)(yan)究(jiu)院研(yan)(yan)制,地面測控系(xi)統(tong)由(you)西安衛(wei)(wei)星測控中心負責,中科(ke)院國(guo)家空間科(ke)學中心、遙感與(yu)數字地球(qiu)研(yan)(yan)究(jiu)所和高能物理研(yan)(yan)究(jiu)所分(fen)別負責地面應用系(xi)統(tong)建設及衛(wei)(wei)星數據(ju)接收、處理、分(fen)發和科(ke)學應用。
2017年6月15日11時00分(fen),中(zhong)國在(zai)酒泉衛星發(fa)(fa)射(she)(she)中(zhong)心采用長征(zheng)四號乙運載(zai)火(huo)箭,成功(gong)發(fa)(fa)射(she)(she)首顆(ke)X射(she)(she)線(xian)空間(jian)天文衛星“慧眼”。此次發(fa)(fa)射(she)(she)任務是長征(zheng)系列運載(zai)火(huo)箭的第248次發(fa)(fa)射(she)(she)。
2018年1月30日,中國(guo)首(shou)顆X射線天文衛(wei)星“慧眼(yan)”正式交付(fu),投入使用。
2022年(nian)(nian)1月29日,據中國科學報(bao)報(bao)道,我(wo)國首顆X射線天文衛星“慧眼”設計壽命4年(nian)(nian),但(dan)它的(de)運行狀態一(yi)切(qie)正常,衛星平臺備用資源完好,1月14日,科學家們召開(kai)衛星延壽會議,決定讓它再(zai)干兩年(nian)(nian)。
慧(hui)眼(yan)HXMT望遠鏡全稱硬X射線調制望遠鏡衛(wei)星(xing)(xing)(xing)(HXMT),是繼中(zhong)歐合作地球空(kong)間(jian)探(tan)(tan)測(ce)雙星(xing)(xing)(xing)、“悟空(kong)”號(hao)暗物質(zhi)粒子(zi)探(tan)(tan)測(ce)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)和“墨子(zi)”號(hao)量(liang)子(zi)科學實驗(yan)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)之后,中(zhong)國又一(yi)顆重要的空(kong)間(jian)科學衛(wei)星(xing)(xing)(xing)。
慧眼HXMT望遠鏡設計壽命(ming)4年,呈(cheng)立方(fang)體構型,總質量約為2500kg,裝載高(gao)(gao)能(neng)(neng)、中能(neng)(neng)、低(di)能(neng)(neng)X射(she)線(xian)(xian)(xian)望遠鏡和空(kong)間環境監(jian)測(ce)器等4個探測(ce)有效(xiao)載荷,可(ke)觀測(ce)1~250keV能(neng)(neng)量范圍的X射(she)線(xian)(xian)(xian)和200keV~3MeV能(neng)(neng)量范圍的伽瑪(ma)射(she)線(xian)(xian)(xian)。衛星采用直接解調成(cheng)像方(fang)法,通(tong)過掃描觀測(ce)可(ke)以(yi)完成(cheng)寬波段(duan)、高(gao)(gao)靈敏度、高(gao)(gao)分辨率的空(kong)間X射(she)線(xian)(xian)(xian)成(cheng)像,具有復雜的熱控(kong)(kong)保(bao)障、對地(di)測(ce)控(kong)(kong)與數傳保(bao)障以(yi)及載荷長期工作下的能(neng)(neng)源保(bao)障能(neng)(neng)力。
“慧(hui)眼(yan)”衛星應用我國科(ke)學家(jia)首創的(de)直(zhi)接解調(diao)成像方法,實現(xian)寬(kuan)波(bo)段、高靈敏(min)度、高空(kong)間分辨率X射(she)線巡天(tian)、定點和小天(tian)區觀測,在世界現(xian)有X射(she)線天(tian)文衛星中(zhong),具有先進的(de)暗弱變源巡天(tian)能力(li)、獨(du)特的(de)多(duo)波(bo)段快速(su)光變觀測能力(li)等(deng)優勢。衛星研制過程(cheng)中(zhong),攻克了諸多(duo)設計(ji)難題,取得了X射(she)線探(tan)測載(zai)荷(he)一體(ti)化(hua)設計(ji)與(yu)實施、慣(guan)性空(kong)間任意姿態下對地測控與(yu)數傳鏈路保障(zhang)技術等(deng)多(duo)項技術突破,有力(li)促進了新型元器(qi)件、特殊(shu)材料(liao)制備、載(zai)荷(he)結構高精度加工等(deng)的(de)發展(zhan)。
在(zai)軌(gui)測(ce)(ce)試期間(jian),“慧(hui)眼”衛星(xing)開展了(le)多個天區的掃描(miao)成(cheng)像觀測(ce)(ce)和(he)對特定天體(ti)的定點觀測(ce)(ce),開展了(le)伽(jia)馬(ma)射線暴(bao)監測(ce)(ce)等應用測(ce)(ce)試,驗證了(le)衛星(xing)的各(ge)項功能和(he)性能,取得了(le)銀道面掃描(miao)監測(ce)(ce)、黑洞及中子星(xing)雙星(xing)觀測(ce)(ce)、伽(jia)馬(ma)射線暴(bao)、引力波電磁對應體(ti)探測(ce)(ce)、太陽耀發、特殊空間(jian)環境事(shi)件等初步科學(xue)成(cheng)果。
慧(hui)眼HXMT望遠鏡的(de)(de)(de)主要工作模(mo)(mo)式包括巡天(tian)觀測、定點觀測和(he)小(xiao)天(tian)區掃描(miao)模(mo)(mo)式。衛星(xing)發射(she)(she)入(ru)軌后,將開(kai)展四個方面的(de)(de)(de)空間探(tan)測活動(dong):一(yi)是將對(dui)(dui)銀道(dao)面進行(xing)巡天(tian)觀測,發現新的(de)(de)(de)高(gao)能(neng)(neng)(neng)變(bian)(bian)源(yuan)和(he)已(yi)知高(gao)能(neng)(neng)(neng)天(tian)體的(de)(de)(de)新活動(dong);二是通(tong)過(guo)觀測和(he)分析黑(hei)洞(dong)、中(zhong)子(zi)(zi)星(xing)等(deng)高(gao)能(neng)(neng)(neng)天(tian)體的(de)(de)(de)光變(bian)(bian)和(he)能(neng)(neng)(neng)譜性質,加深對(dui)(dui)致(zhi)密天(tian)體和(he)黑(hei)洞(dong)強引力場中(zhong)動(dong)力學(xue)和(he)高(gao)能(neng)(neng)(neng)輻射(she)(she)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)認識;三是在(zai)硬X射(she)(she)線/軟伽瑪射(she)(she)線能(neng)(neng)(neng)區獲(huo)得伽馬射(she)(she)線暴及其它爆(bao)發現象的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)譜和(he)時(shi)變(bian)(bian)觀測數(shu)據,研究宇宙(zhou)深處大質量恒星(xing)死亡以及中(zhong)子(zi)(zi)星(xing)并合等(deng)導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)形成過(guo)程(cheng);四是探(tan)索利用X射(she)(she)線脈沖星(xing)進行(xing)航(hang)(hang)天(tian)器(qi)自主導(dao)航(hang)(hang)的(de)(de)(de)技術和(he)原理(li)并開(kai)展在(zai)軌實(shi)驗。
2017年8月,慧(hui)眼HXMT望遠鏡(jing)在GW170817引(yin)(yin)力(li)波(bo)(bo)事件發生(sheng)時成功(gong)監(jian)測了引(yin)(yin)力(li)波(bo)(bo)源(yuan)所在的天區,對(dui)其(qi)伽馬射(she)線電磁(ci)對(dui)應體(簡稱引(yin)(yin)力(li)波(bo)(bo)閃(shan))在高能區(MeV,百萬電子伏特)的輻射(she)性質給(gei)出了嚴格(ge)的限制,為全面理解該引(yin)(yin)力(li)波(bo)(bo)事件和引(yin)(yin)力(li)波(bo)(bo)閃(shan)的物理機制做(zuo)出了重要貢獻。
2017年10月(yue)16日,雙中子星并合(he)產生引力波(bo)(GW170817)聯合(he)觀測(ce)成果全球發布,在(zai)該(gai)歷史性事(shi)件的全球聯測(ce)中,“慧眼(yan)”衛星對(dui)其高能電磁(ci)輻射對(dui)應(ying)體進行了監測(ce),確定了伽馬射線的流量上限。
2019年10月(yue),科學(xue)家利用“慧眼”衛(wei)星進行(xing)系(xi)列觀(guan)測,將對(dui)黑(hei)洞系(xi)統準周期振蕩(dang)現象研究的能量上限從30keV(千(qian)電子伏特)提高到100keV,開啟了研究黑(hei)洞系(xi)統的新窗口。
2021年7月20日消息(xi),“慧眼”首(shou)次(ci)清晰觀測(ce)(ce)到(dao)了(le)黑(hei)(hei)洞雙(shuang)星(xing)爆發過程(cheng)的全景(jing),揭示了(le)黑(hei)(hei)洞雙(shuang)星(xing)爆發標準圖像的產(chan)生機制;完整(zheng)探測(ce)(ce)到(dao)了(le)第(di)24太(tai)(tai)陽(yang)(yang)活動周最(zui)大耀斑(ban)的高(gao)能輻射(she)過程(cheng),獲(huo)得(de)了(le)耀斑(ban)過程(cheng)中非熱電(dian)子的譜指數(shu)演(yan)化,為理解太(tai)(tai)陽(yang)(yang)高(gao)能輻射(she)隨時間演(yan)化提供了(le)新的觀測(ce)(ce)結果(guo)。
2022年7月,“慧眼(yan)”衛(wei)星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的(de)(de)(de)中子(zi)星X射線雙星發(fa)現了(le)能(neng)量高達146千電子(zi)伏的(de)(de)(de)回旋吸(xi)收(shou)線,對應超過16億特(te)(te)斯拉(la)的(de)(de)(de)中子(zi)星表(biao)(biao)面(mian)磁場,繼2020年直(zhi)接測量到約(yue)10億特(te)(te)斯拉(la)的(de)(de)(de)宇宙最強磁場之后,再(zai)次大幅度(du)刷新了(le)最高能(neng)量回旋吸(xi)收(shou)線和(he)宇宙最強磁場直(zhi)接測量的(de)(de)(de)世界紀錄。該項研究(jiu)主(zhu)要由中國科學院高能(neng)物理研究(jiu)所(suo)與德(de)國圖賓根大學合作(zuo)完成,在《天體物理雜志(zhi)通訊》(Astrophysical Journal Letters)在線發(fa)表(biao)(biao)。
2022年(nian)7月5日,中(zhong)(zhong)國科學院(yuan)(中(zhong)(zhong)科院(yuan))發(fa)布(bu)消息,“慧眼”衛星團隊最近在(zai)編號為Swift J0243.6+6124的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)星X射線(xian)雙星發(fa)現了能(neng)量高達(da)146千電子(zi)伏的(de)回旋吸收線(xian),其對應超過(guo)16億特(te)斯(si)拉的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)星表面磁場(chang),這是繼2020年(nian)直(zhi)接(jie)(jie)測(ce)量到約10億特(te)斯(si)拉的(de)宇宙最強(qiang)磁場(chang)之后,“慧眼”衛星再次大幅度刷新最高能(neng)量回旋吸收線(xian)和宇宙最強(qiang)磁場(chang)直(zhi)接(jie)(jie)測(ce)量的(de)世界紀錄。
HXMT的(de)成功發射和運行,使(shi)中國(guo)在(zai)國(guo)際競爭激(ji)烈的(de)的(de)高能天體物理觀測(ce)領(ling)域占有重要的(de)一(yi)席之地(di)。
慧眼HXMT望遠鏡所屬的(de)(de)衛(wei)星工程(cheng)是(shi)國(guo)(guo)防(fang)科(ke)工局牽頭組織實施的(de)(de)重(zhong)大空(kong)(kong)間(jian)科(ke)學任(ren)務,將顯著提升中(zhong)國(guo)(guo)大型科(ke)學衛(wei)星研制水平,填(tian)補中(zhong)國(guo)(guo)空(kong)(kong)間(jian)X射線探測(ce)衛(wei)星的(de)(de)空(kong)(kong)白,實現中(zhong)國(guo)(guo)在空(kong)(kong)間(jian)高能天體物理(li)領域由(you)地面觀(guan)測(ce)向天地聯合觀(guan)測(ce)的(de)(de)跨越。該(gai)星的(de)(de)投(tou)入使(shi)用使(shi)中(zhong)國(guo)(guo)高能天文研究(jiu)進入空(kong)(kong)間(jian)觀(guan)測(ce)的(de)(de)新階段,對提高中(zhong)國(guo)(guo)在空(kong)(kong)間(jian)科(ke)學領域的(de)(de)國(guo)(guo)際(ji)地位(wei)和影響力具有重(zhong)要意(yi)義(yi)。
“慧眼(yan)”衛星的(de)“繼任者”——中國(guo)(guo)領導(dao)的(de)大型國(guo)(guo)際合作空間(jian)(jian)項目“增強型X射線時變與偏(pian)振空間(jian)(jian)天(tian)文(wen)臺”已進入(ru)方(fang)案(an)設計階段。研制成(cheng)功(gong)后(hou),它(ta)將成(cheng)為2027年(nian)后(hou)國(guo)(guo)際領先的(de)旗艦級空間(jian)(jian)X射線天(tian)文(wen)臺,其(qi)綜合性能相比(bi)國(guo)(guo)際同類衛星有一(yi)個數量級以上的(de)提升,將把中國(guo)(guo)的(de)空間(jian)(jian)高能天(tian)文(wen)研究(jiu)帶(dai)入(ru)更(geng)高水平,將在探(tan)索極端宇(yu)宙中有更(geng)多更(geng)重要的(de)科學發現。