中国首颗X射线天文卫星“慧眼”于15日发射升空,科学家们将用它来观测宇宙中最神秘的天体——黑洞和中子星。

　　X射线,相信大家一定都不陌生,谁没拍过几张X光片呢?X射线的波长很短,约介于0.01-10纳米之间,要远远小于可见光的波长,所以不能被肉眼观测到。

　　如果我们把一台普通的光学望远镜对准X射线源,则根本无法获得其图像。这是因为X射线的波长极短,能量很高,所以它不会像可见光那样在镜面上发生反射或折射而聚焦成像,而是会像一粒粒“炮弹”一样,直接砸在镜面上或者穿透镜面而过,能量越高,“炮弹”的穿透能力就越强。

　　西方的X射线探测器,我们既做不起,也做不了,那该怎么办?“这就逼着我们去创造新的成像方法。”“慧眼”背后的“灵魂人物”、中科院高能物理研究所李惕碚院士说。

　　1993年,李惕碚院士正式提出了基于直接解调成像法的硬X射线调制望远镜的建议。“当时,这是非常好的一种设想。然而,从1993年提出想法到2011年真正立项,18年过去了,科学前沿以及X射线探测技术都有了较大的变化,所以,我们对这颗卫星的研究目标和手段也进行了调整。”HXMT卫星首席科学家张双南解释说。

　　如前所述,“慧眼”安装了高、中、低能三种望远镜。高能望远镜覆盖的能区范围是20-250keV,包括18个直径为19厘米的主探测器单体,总探测面积超过5000平方厘米,是世界上面积最大的高能X射线探测器阵列；中能望远镜覆盖的能区范围是5-30keV,包括三组探测器机箱,总探测面积达到952平方厘米；低能望远镜覆盖的能区范围是1-15keV,也包括三组探测器机箱,总探测面积为384平方厘米。

　　镜面望远镜由于受到制造工艺的限制,一般面积比较小。而“慧眼”的探测面积很大,探测到的信号就会更多。信号越多,就越有可能发现其他望远镜看不到的现象。

　　“慧眼”还具有视场很大的优势,可以在两天左右时间内完成对银道面的扫描。而镜面望远镜由于视场很小,扫描一片天区需要花费很长时间,所以一般只做定点观测。

　　X射线有一个特性:能量越高,光子数量越少；能量越低,光子数量越多。所以,观测低能段X射线,往往会遇到光子堆积的问题。所谓光子堆积,是指两个或两个以上的光子打到探测器的同一个像素点上,探测器无法将它们区分开,也就测不清楚了。

　　“慧眼”并没有为观测伽马射线暴增加和更改软硬件,使用的其实是高能望远镜主探测器中原本用于屏蔽本底X射线光子(特别是从望远镜后方入射的本底X射线光子)的碘化铯晶体。根据张双南的建议,团队的科学家们发现只要对探测器工作高压做适当调整,就完全可以用其来观测伽马射线暴。

　　中国航天科技集团公司第五研究院的研制人员在将各种X射线探测器安装到卫星平台上时,特别为中低能探测器设计了一把“遮阳伞”。

荐稿人：lry   2017-06-16    执行编辑：zjy   2017-06-16    责任编辑：tmy  2017-06-17