1993年李惕(ti)碚在(zai)中(zhong)科(ke)院高能物(wu)理所做X射(she)線觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)時,和同(tong)事提出了(le)一種新的(de)成像(xiang)技術——直接(jie)解調方(fang)法。他們研制(zhi)(zhi)的(de)新式(shi)硬(ying)X射(she)線探(tan)測(ce)(ce)(ce)器,搭載(zai)高空(kong)氣球上天(tian)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)了(le)黑洞,得(de)出了(le)比美國同(tong)行(xing)好得(de)多的(de)結果。之后,李惕(ti)碚院士(shi)順理成章(zhang)地提出,把這個(ge)探(tan)測(ce)(ce)(ce)器放到太空(kong)中(zhong)去、也(ye)就是“硬(ying)X射(she)線調制(zhi)(zhi)望(wang)遠鏡”(HXMT)的(de)構想。
2000年(nian),“973”項目(mu)“天體高能(neng)輻射的(de)空間觀(guan)測與研究”立(li)項,在隨后的(de)5年(nian)里,中科院(yuan)高能(neng)所與清華大學合作對硬X射線調(diao)制望遠鏡進行預研,建成了HXMT望遠鏡地面樣機。
2005年(nian),HXMT作(zuo)為中(zhong)國第(di)一(yi)(yi)顆(ke)天(tian)文衛星納入(ru)“十一(yi)(yi)五”科學(xue)規劃。然而(er)基于(yu)對新(xin)(xin)技術的懷疑(yi),一(yi)(yi)些科學(xue)家要求重新(xin)(xin)評(ping)審(shen)。于(yu)是中(zhong)科院又組織了(le)多次(ci)論證(zheng)會(hui)議,最終(zhong)HXMT再次(ci)得到專家們的普遍認可和支持,中(zhong)科院2006年(nian)7月再次(ci)優先推薦HXMT為“十一(yi)(yi)五”自主空間科學(xue)項目。
2007年(nian)3月,中國發(fa)(fa)布《“十一(yi)五(wu)”空(kong)間科學發(fa)(fa)展(zhan)規(gui)劃》,提出“自主(zhu)研(yan)制硬(ying)X射線調制望遠(yuan)鏡,計劃2010年(nian)發(fa)(fa)射上(shang)天(tian)(tian),實現我國空(kong)間天(tian)(tian)文衛(wei)星零的(de)突破(po),在黑(hei)洞物理研(yan)究等領域取得突破(po)”。世界各大通訊社(she)以及《科學》等媒體馬上(shang)進行報道。同(tong)年(nian)10月,國務(wu)院批準(zhun)《航天(tian)(tian)發(fa)(fa)展(zhan)“十一(yi)五(wu)”規(gui)劃》,要求“優(you)先支(zhi)持面向(xiang)重大科學問題的(de)自主(zhu)創(chuang)新項(xiang)目,研(yan)制硬(ying)X射線望遠(yuan)鏡”。
2008年(nian)4月,原國防科工委委托(tuo)中國國際工程咨詢(xun)公(gong)司(簡稱中咨公(gong)司)完成(cheng)了HXMT衛(wei)星立項(xiang)可行性評估(gu),核定衛(wei)星工程總經費(fei)約人民幣10億(yi)元。
2011年3月,硬X射線調制望遠鏡衛星工程由國防(fang)科(ke)(ke)工局與(yu)財政部共同(tong)批復立項(xiang),用(yong)戶單位(wei)為(wei)中科(ke)(ke)院,中科(ke)(ke)院將該工程納入空(kong)間(jian)(jian)先導專項(xiang)計劃(hua)。其(qi)中衛星、運載火(huo)箭分(fen)(fen)別由中國航天科(ke)(ke)技集團公司中國空(kong)間(jian)(jian)技術(shu)研(yan)究院、上海航天技術(shu)研(yan)究院研(yan)制,地面測控系(xi)統由西安衛星測控中心負(fu)責(ze),中科(ke)(ke)院國家空(kong)間(jian)(jian)科(ke)(ke)學中心、遙感與(yu)數字(zi)地球研(yan)究所和高(gao)能物理(li)研(yan)究所分(fen)(fen)別負(fu)責(ze)地面應(ying)用(yong)系(xi)統建設及(ji)衛星數據接收(shou)、處(chu)理(li)、分(fen)(fen)發(fa)和科(ke)(ke)學應(ying)用(yong)。
2017年6月15日11時00分,中國在酒泉衛星發射(she)(she)中心采用長征四號乙運(yun)載(zai)火(huo)箭,成功發射(she)(she)首顆X射(she)(she)線空間天(tian)文衛星“慧眼”。此次(ci)發射(she)(she)任(ren)務是長征系(xi)列運(yun)載(zai)火(huo)箭的第248次(ci)發射(she)(she)。
2018年1月30日,中國(guo)首顆(ke)X射線天文衛星“慧(hui)眼”正(zheng)式交付,投入使用。
2022年1月29日(ri),據中國科學(xue)(xue)報(bao)報(bao)道(dao),我國首顆X射線天(tian)文衛星(xing)“慧眼(yan)”設計壽命4年,但它的運行狀態一(yi)切正常,衛星(xing)平臺備用資源(yuan)完(wan)好,1月14日(ri),科學(xue)(xue)家們召開衛星(xing)延壽會(hui)議,決定讓它再干兩年。
慧眼HXMT望遠(yuan)鏡(jing)全稱硬X射線調制望遠(yuan)鏡(jing)衛星(HXMT),是繼(ji)中(zhong)歐合作地球(qiu)空(kong)(kong)間探(tan)測(ce)雙星、“悟空(kong)(kong)”號(hao)(hao)暗(an)物質粒子(zi)探(tan)測(ce)衛星和“墨子(zi)”號(hao)(hao)量子(zi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)實驗衛星之(zhi)后,中(zhong)國又一顆重要的空(kong)(kong)間科(ke)(ke)學(xue)(xue)衛星。
慧眼HXMT望(wang)遠(yuan)鏡(jing)設計壽(shou)命4年(nian),呈(cheng)立方體構型,總(zong)質量約為2500kg,裝載高能、中能、低能X射線(xian)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)和(he)空間環境監測(ce)(ce)器等4個探測(ce)(ce)有(you)效載荷,可觀(guan)測(ce)(ce)1~250keV能量范(fan)(fan)圍(wei)的X射線(xian)和(he)200keV~3MeV能量范(fan)(fan)圍(wei)的伽瑪(ma)射線(xian)。衛星采用直接解調成像(xiang)方法,通過掃描觀(guan)測(ce)(ce)可以完(wan)成寬(kuan)波段、高靈敏度、高分辨(bian)率的空間X射線(xian)成像(xiang),具有(you)復雜的熱控(kong)保(bao)障、對地測(ce)(ce)控(kong)與數(shu)傳(chuan)保(bao)障以及載荷長期工作下的能源保(bao)障能力(li)。
“慧(hui)眼”衛(wei)星應用我國科學家首創的直接解(jie)調成像方法,實現(xian)寬波段、高(gao)靈敏度、高(gao)空間分辨率X射(she)線(xian)巡(xun)天(tian)、定點和小(xiao)天(tian)區觀(guan)測(ce),在世界現(xian)有(you)X射(she)線(xian)天(tian)文衛(wei)星中(zhong),具有(you)先進的暗弱變源巡(xun)天(tian)能力、獨特(te)(te)的多(duo)波段快速光變觀(guan)測(ce)能力等優勢。衛(wei)星研制過(guo)程中(zhong),攻克了(le)諸多(duo)設計難題,取得了(le)X射(she)線(xian)探測(ce)載荷(he)一(yi)體化設計與實施(shi)、慣性空間任意姿態下對(dui)地測(ce)控與數(shu)傳鏈路保障技(ji)(ji)術(shu)等多(duo)項技(ji)(ji)術(shu)突破,有(you)力促進了(le)新(xin)型元器件、特(te)(te)殊材(cai)料制備、載荷(he)結構高(gao)精(jing)度加工等的發(fa)展(zhan)。
在軌測(ce)試(shi)(shi)期間,“慧眼(yan)”衛星開(kai)展了(le)多個天區(qu)的(de)(de)掃描成(cheng)像(xiang)觀測(ce)和對特定天體的(de)(de)定點觀測(ce),開(kai)展了(le)伽馬射(she)線暴(bao)監測(ce)等應(ying)用測(ce)試(shi)(shi),驗證了(le)衛星的(de)(de)各項(xiang)功能(neng)和性能(neng),取得了(le)銀道面掃描監測(ce)、黑洞(dong)及中(zhong)子星雙星觀測(ce)、伽馬射(she)線暴(bao)、引力波電磁對應(ying)體探測(ce)、太陽耀發、特殊(shu)空(kong)間環境事(shi)件等初步(bu)科學成(cheng)果。
慧眼(yan)HXMT望遠鏡(jing)的(de)(de)(de)主(zhu)要工作模(mo)(mo)式包(bao)括巡天(tian)觀(guan)測(ce)、定點(dian)觀(guan)測(ce)和(he)小(xiao)天(tian)區掃描模(mo)(mo)式。衛(wei)星(xing)發射(she)入軌后,將(jiang)開展四個方面的(de)(de)(de)空間探測(ce)活動:一(yi)是(shi)將(jiang)對銀道面進行巡天(tian)觀(guan)測(ce),發現新的(de)(de)(de)高能(neng)(neng)變(bian)(bian)源和(he)已知高能(neng)(neng)天(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)新活動;二是(shi)通(tong)過(guo)觀(guan)測(ce)和(he)分(fen)析黑(hei)洞(dong)、中子(zi)(zi)星(xing)等(deng)高能(neng)(neng)天(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)光變(bian)(bian)和(he)能(neng)(neng)譜(pu)性(xing)質,加深對致(zhi)密(mi)天(tian)體(ti)(ti)和(he)黑(hei)洞(dong)強引力場(chang)中動力學和(he)高能(neng)(neng)輻射(she)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)認(ren)識;三是(shi)在(zai)硬X射(she)線(xian)(xian)/軟伽瑪射(she)線(xian)(xian)能(neng)(neng)區獲(huo)得伽馬射(she)線(xian)(xian)暴(bao)及其它爆(bao)發現象的(de)(de)(de)能(neng)(neng)譜(pu)和(he)時變(bian)(bian)觀(guan)測(ce)數據,研究宇(yu)宙深處大質量恒星(xing)死亡以及中子(zi)(zi)星(xing)并合等(deng)導致(zhi)的(de)(de)(de)黑(hei)洞(dong)的(de)(de)(de)形(xing)成過(guo)程(cheng);四是(shi)探索利用(yong)X射(she)線(xian)(xian)脈(mo)沖(chong)星(xing)進行航(hang)天(tian)器自主(zhu)導航(hang)的(de)(de)(de)技術和(he)原(yuan)理(li)并開展在(zai)軌實驗。
2017年8月,慧眼HXMT望遠鏡在(zai)GW170817引(yin)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)事件發(fa)生時成功(gong)監(jian)測(ce)了引(yin)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)源所在(zai)的天區(qu),對(dui)其伽馬射線電磁對(dui)應體(ti)(簡稱(cheng)引(yin)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)閃(shan))在(zai)高能(neng)區(qu)(MeV,百萬電子伏特)的輻射性(xing)質給出了嚴格的限制,為全面理解(jie)該(gai)引(yin)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)事件和引(yin)力(li)(li)(li)波(bo)(bo)閃(shan)的物理機制做出了重(zhong)要貢獻。
2017年10月16日,雙中子星并合產(chan)生引力(li)波(GW170817)聯合觀測成果(guo)全球發布(bu),在該歷史性事件的全球聯測中,“慧眼”衛(wei)星對(dui)其(qi)高能電磁輻射對(dui)應體進行了監測,確定(ding)了伽馬射線的流量上限(xian)。
2019年10月,科學家利用“慧眼”衛星進行系(xi)列觀測(ce),將對(dui)黑洞系(xi)統準周期振蕩現象(xiang)研(yan)究的能量(liang)上限從30keV(千電子伏特(te))提高到100keV,開啟了研(yan)究黑洞系(xi)統的新窗口。
2021年7月20日消息,“慧眼(yan)”首(shou)次清晰觀測到了(le)黑洞(dong)雙(shuang)星(xing)爆(bao)(bao)發過(guo)程(cheng)的(de)全景,揭示了(le)黑洞(dong)雙(shuang)星(xing)爆(bao)(bao)發標準(zhun)圖像的(de)產生機制;完整探(tan)測到了(le)第24太(tai)陽活動(dong)周最(zui)大(da)耀斑(ban)的(de)高能輻(fu)射過(guo)程(cheng),獲得了(le)耀斑(ban)過(guo)程(cheng)中非熱電子的(de)譜指數演化(hua)(hua),為理解(jie)太(tai)陽高能輻(fu)射隨時(shi)間(jian)演化(hua)(hua)提供了(le)新(xin)的(de)觀測結(jie)果。
2022年7月,“慧眼”衛星團隊在(zai)(zai)編(bian)號(hao)為Swift J0243.6+6124的中子(zi)(zi)星X射線雙(shuang)星發現了(le)能(neng)量高達146千電子(zi)(zi)伏的回(hui)旋吸(xi)收線,對(dui)應超過(guo)16億特斯拉的中子(zi)(zi)星表(biao)面磁(ci)場(chang)(chang),繼2020年直(zhi)接(jie)(jie)測量到約(yue)10億特斯拉的宇(yu)宙(zhou)最(zui)(zui)強磁(ci)場(chang)(chang)之后,再次大幅度刷新了(le)最(zui)(zui)高能(neng)量回(hui)旋吸(xi)收線和宇(yu)宙(zhou)最(zui)(zui)強磁(ci)場(chang)(chang)直(zhi)接(jie)(jie)測量的世(shi)界紀錄。該(gai)項研(yan)究(jiu)主要由(you)中國科學(xue)院高能(neng)物理(li)研(yan)究(jiu)所與(yu)德國圖(tu)賓根大學(xue)合(he)作完成,在(zai)(zai)《天(tian)體物理(li)雜(za)志通訊》(Astrophysical Journal Letters)在(zai)(zai)線發表(biao)。
2022年7月5日,中國科學(xue)院(yuan)(中科院(yuan))發布消息,“慧(hui)眼”衛星團隊最近在編號為Swift J0243.6+6124的(de)中子(zi)星X射(she)線(xian)雙(shuang)星發現了能(neng)量(liang)(liang)高達146千電子(zi)伏的(de)回旋吸(xi)(xi)收線(xian),其對應超(chao)過16億特斯拉的(de)中子(zi)星表(biao)面(mian)磁場,這(zhe)是(shi)繼2020年直接測量(liang)(liang)到約10億特斯拉的(de)宇宙最強(qiang)磁場之后,“慧(hui)眼”衛星再次大幅度刷(shua)新(xin)最高能(neng)量(liang)(liang)回旋吸(xi)(xi)收線(xian)和(he)宇宙最強(qiang)磁場直接測量(liang)(liang)的(de)世界紀錄(lu)。
HXMT的成功發(fa)射和運(yun)行,使中(zhong)國(guo)在國(guo)際競爭(zheng)激烈的的高能天體(ti)物(wu)理觀測領(ling)域占(zhan)有重要的一席之地。
慧眼HXMT望遠鏡所屬(shu)的(de)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)工程是國防(fang)科(ke)(ke)工局牽頭(tou)組(zu)織實施的(de)重(zhong)大(da)空(kong)(kong)(kong)間科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)任務,將顯著提升中(zhong)(zhong)國大(da)型科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)研制水(shui)平,填補中(zhong)(zhong)國空(kong)(kong)(kong)間X射線探測(ce)(ce)衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)的(de)空(kong)(kong)(kong)白,實現(xian)中(zhong)(zhong)國在空(kong)(kong)(kong)間高能(neng)天(tian)(tian)體物理領域由地(di)面觀(guan)測(ce)(ce)向天(tian)(tian)地(di)聯合(he)觀(guan)測(ce)(ce)的(de)跨越。該星(xing)(xing)的(de)投入使(shi)用使(shi)中(zhong)(zhong)國高能(neng)天(tian)(tian)文研究進入空(kong)(kong)(kong)間觀(guan)測(ce)(ce)的(de)新階段,對提高中(zhong)(zhong)國在空(kong)(kong)(kong)間科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)領域的(de)國際(ji)地(di)位(wei)和影響力具有重(zhong)要意義。
“慧眼”衛星的(de)(de)(de)“繼任者”——中國(guo)領(ling)導的(de)(de)(de)大型國(guo)際合作空間(jian)(jian)項目(mu)“增(zeng)強型X射(she)(she)線時變(bian)與偏振空間(jian)(jian)天(tian)文(wen)臺”已進入方案(an)設計階段。研(yan)制成(cheng)功后,它(ta)將成(cheng)為2027年后國(guo)際領(ling)先的(de)(de)(de)旗艦(jian)級(ji)空間(jian)(jian)X射(she)(she)線天(tian)文(wen)臺,其(qi)綜合性能(neng)相比國(guo)際同類衛星有一個數量級(ji)以上的(de)(de)(de)提升,將把中國(guo)的(de)(de)(de)空間(jian)(jian)高(gao)(gao)能(neng)天(tian)文(wen)研(yan)究帶入更(geng)高(gao)(gao)水平,將在探索極端宇宙中有更(geng)多更(geng)重要的(de)(de)(de)科學發現。