作者：紀(jì)尚宏? 班級(jí)：1402019 學(xué)號(hào)：14020199038
【嵌牛導(dǎo)讀】：黑洞醇蝴，這個(gè)吞噬一切的神秘天體坯辩，魔咒一般地吸引著我們，從未停止您炉。但是原在，50多年過去了友扰，人類對(duì)黑洞的探索仍然處于初始階段。
【嵌牛鼻子】：黑洞 衛(wèi)星 太空望遠(yuǎn)鏡 天體物理
【嵌牛提問】：HXMT衛(wèi)星的科學(xué)目的是什么庶柿？它的觀測(cè)過程是怎樣的村怪？與其它天文衛(wèi)星相比有什么特點(diǎn)和突破？未來會(huì)有哪些科研發(fā)現(xiàn)浮庐？
【嵌牛正文】：
為了研究黑洞甚负、中子星等高能致密天體的基本物理性質(zhì)以及對(duì)周圍時(shí)空的影響，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所和航天科技集團(tuán)五院等單位研制了我國(guó)第一顆空間X射線天文衛(wèi)星——硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（HXMT）衛(wèi)星审残。
中科院高能物理研究所粒子天體物理中心主任梭域、中科院粒子天體物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、HXMT衛(wèi)星首席科學(xué)家張雙南研究員介紹說搅轿，HXMT衛(wèi)星目的就是接收來自天體的X射線病涨，當(dāng)然這種天體可以是中子星，也可以是黑洞璧坟。我們主要是希望尋找一些以前不知道的黑洞和中子星既穆，同時(shí)，對(duì)已經(jīng)知道的也進(jìn)行觀測(cè)和研究雀鹃，目的是用來拓展我們對(duì)于黑洞和中子星的知識(shí)幻工。
在宇宙中，當(dāng)物質(zhì)被致密天體的引力俘獲后黎茎，會(huì)以螺旋運(yùn)動(dòng)掉向中心天體囊颅，速度越來越快，溫度越來越高，最后會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的踢代、比一般X射線能量高的硬X射線先鱼。
雖然X射線穿透能力比較強(qiáng)，但也不能穿透地球大氣奸鬓，所以我們必須要到地球大氣層以外才有可能探測(cè)到來自天體的X射線。
從一窮二白到自主研發(fā)空間天文衛(wèi)星
早在20世紀(jì)70年代掸读，中國(guó)就已經(jīng)開始了X射線天文觀測(cè)串远。中科院高能所利用高空氣球搭載X射線望遠(yuǎn)鏡，在40公里高空對(duì)X射線脈沖星儿惫、黑洞等類型的天體進(jìn)行了觀測(cè)研究澡罚，HXMT衛(wèi)星正是在氣球?qū)嶒?yàn)的基礎(chǔ)上提出和研制的。
為了完成這樣的一個(gè)科學(xué)裝置肾请，科學(xué)家們前前后后共努力了差不多20年的時(shí)間留搔，克服了各方面出現(xiàn)的困難，最終才走到了今天铛铁。
第一隔显，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)不足。在HXMT衛(wèi)星之前饵逐，我們國(guó)家沒有真正做過天文望遠(yuǎn)鏡括眠，尤其是空間天文望遠(yuǎn)鏡，對(duì)如何推動(dòng)項(xiàng)目發(fā)展倍权，經(jīng)驗(yàn)不足掷豺。
第二，經(jīng)費(fèi)不足薄声。以前我們的科研投入量比較小当船，但近幾年隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)費(fèi)逐漸能滿足需求默辨，可以支持HXMT衛(wèi)星的研制建造德频。
第三，人才不足廓奕。在人才隊(duì)伍方面抱婉，雖然我們國(guó)家有航天隊(duì)伍，但研究空間桌粉、天文儀器的隊(duì)伍非常小蒸绩，不適應(yīng)這么大型的X射線衛(wèi)星的研制。
第四铃肯，技術(shù)要求高患亿。因?yàn)檫@個(gè)望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)思路非常創(chuàng)新，用了很多新的空間儀器的技術(shù)，我們需要自己研發(fā)步藕，之后按照航天要求把它研制出來惦界，這個(gè)過程非常復(fù)雜。
既然這么困難咙冗，為什么我們一定要建造它呢沾歪？
張雙南老師介紹，空間天文望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上開創(chuàng)了人類探索宇宙的一個(gè)窗口雾消。人類在開創(chuàng)了這個(gè)領(lǐng)域之后灾搏，就發(fā)射了各種各樣的天文衛(wèi)星，也包括我們很熟悉的哈勃天文衛(wèi)星立润，所以人類對(duì)宇宙的探索是不會(huì)停止的狂窑，會(huì)一直進(jìn)行的。
中國(guó)是一個(gè)航天大國(guó)桑腮，世界上其他航天大國(guó)在利用航天來做科學(xué)研究方面都做了非常多的事情泉哈，而我們國(guó)家在這方面做得比較少，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡是比較自然地進(jìn)入空間開展基礎(chǔ)研究的一個(gè)領(lǐng)域破讨，所以就選擇了這個(gè)領(lǐng)域作為突破口丛晦。
張雙南老師具體解釋說，首先提陶，這個(gè)X射線的儀器覆蓋的范圍是比較廣的采呐，覆蓋從1kev到300kev左右，有基本上300倍的能量覆蓋的范圍搁骑，如果再加上對(duì)伽馬射線暴的探測(cè)能力斧吐，到3000個(gè)kev，覆蓋的范圍就有3000倍仲器，很少有這樣一個(gè)衛(wèi)星能有這樣寬的光子覆蓋范圍煤率。
另外，就是涉及到的儀器乏冀，我們儀器的幾何面積是比較大的蝶糯。比如，高能段儀器的幾何面積達(dá)到了5000平方厘米辆沦，這是在這個(gè)能量段最大的面積昼捍。
此外，望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)是比較寬的肢扯，它適合做一些天體物理的研究妒茬。比如，我們將會(huì)對(duì)中子星和黑洞進(jìn)行非常高統(tǒng)計(jì)量蔚晨、高波段的研究乍钻，這是以前的天文望遠(yuǎn)鏡或者X射線望遠(yuǎn)鏡比較難做到的。由于視場(chǎng)相對(duì)比較寬，面積又比較大银择，這樣我們對(duì)于銀河系內(nèi)的一些比較弱的源變化就會(huì)比較敏感多糠，所以我們會(huì)對(duì)銀河系進(jìn)行巡天的工作，來搜尋銀河系內(nèi)有多少像這樣的比較暗弱浩考、隨時(shí)間變化的天體夹孔，這對(duì)我們理解銀河系內(nèi)的中子星和黑洞都是非常重要的。
它和其它望遠(yuǎn)鏡不同析孽，并不是說它比其它的望遠(yuǎn)鏡好析蝴，而是指在某些方面我們有自己的特色，在這些方面我們能夠做得好一些绿淋，所以我們的科學(xué)觀測(cè)也就圍繞著優(yōu)勢(shì)進(jìn)行。
HXMT衛(wèi)星的觀測(cè)主要是有三種模式吞滞。簡(jiǎn)單的說就是，掃描巡天模式盾沫、定點(diǎn)觀測(cè)的模式和伽馬射線暴監(jiān)測(cè)模式裁赠。
首先，掃描巡天模式赴精。我們預(yù)測(cè)銀河系里有很多中子星和黑洞佩捞，但是它們?cè)谀睦铮际鞘裁礃幼拥睦儆矗芏喽歼€沒有發(fā)現(xiàn)一忱，所以這個(gè)衛(wèi)星會(huì)對(duì)銀河系進(jìn)行掃描和巡天的工作；
其次谭确，定向觀測(cè)模式帘营。我們已經(jīng)知道了一些天體源，或者通過巡天發(fā)現(xiàn)的天體源逐哈，我們會(huì)用望遠(yuǎn)鏡指向它芬迄，這就叫做定向觀測(cè)；
最后昂秃，伽馬射線暴監(jiān)測(cè)模式禀梳。這相當(dāng)于守株待兔的模式，如果有一些非常強(qiáng)烈的伽馬射線暴被發(fā)現(xiàn)肠骆，儀器就會(huì)監(jiān)測(cè)到這個(gè)高流量的信號(hào)到達(dá)算途，我們會(huì)來提供一個(gè)警報(bào)來進(jìn)行后續(xù)的觀測(cè)等等。
對(duì)于這三種模式蚀腿，張雙南老師舉了一個(gè)很形象的例子郊艘，“就像有一個(gè)男生，在天安門廣場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有美女，他就很仔細(xì)地在茫茫人海當(dāng)中想找到一個(gè)美女纱注，找到之后畏浆，他會(huì)仔細(xì)地盯著這個(gè)美女去欣賞，這相當(dāng)于我們的第二種模式狞贱，定向觀測(cè)刻获。然后還有可能某個(gè)地方出現(xiàn)了某個(gè)女神、某個(gè)電影明星瞎嬉，她引起了轟動(dòng)蝎毡，他立刻轉(zhuǎn)過去盯著這個(gè)女神看，所以這樣有一點(diǎn)像這三種過程氧枣，掃描以及定向和監(jiān)測(cè)的過程沐兵。”
獲取一手?jǐn)?shù)據(jù) 未來有望取得的進(jìn)展
觀測(cè)后便监，HXMT衛(wèi)星主要在四個(gè)方面有可能取得比較大的進(jìn)展：
第一扎谎，預(yù)計(jì)會(huì)發(fā)現(xiàn)一批新的天體源，主要是中子星和黑洞為主的新的高能天體烧董；
第二毁靶，對(duì)一批比較亮的中子星和黑洞進(jìn)行定點(diǎn)觀測(cè)；
第三逊移，我們有可能會(huì)對(duì)中子星和黑洞的基本的性質(zhì)预吆，比如中子星的磁場(chǎng)和中子星的質(zhì)量、黑洞的質(zhì)量和黑洞的自轉(zhuǎn)等做出新的測(cè)量胳泉，也可以了解它們?yōu)槭裁磿?huì)有各種各樣的活動(dòng)性拐叉；
第四，對(duì)宇宙進(jìn)行“監(jiān)視”扇商，我們預(yù)期每年能發(fā)現(xiàn)幾十個(gè)到幾百個(gè)伽馬射線暴巷嚣，當(dāng)然如果有些伽馬射線暴將來能和引力波事件建立關(guān)系，將會(huì)成為比較重要的進(jìn)展钳吟。
來源：中國(guó)科普博覽
