中國“極目”衛星上天 兩“極”之勢全天候“追捕”引力波

2020年12月10日4時14分，我國在西昌衛星發射中心用長征十一號運載火箭，以“一箭雙星”方式將引力波暴高能電磁對應體全天監測器送入預定軌道，發射獲得圓滿成功。

這一監測器由兩顆完全相同的微小衛星組成，昵稱為“極目”，兩顆小衛星“小極”和“小目”分布于地球兩側，形成兩“極”之勢，猶如二“目”，將對黑洞、中子星等極端天體的劇烈爆發現象進行觀測。

這是我國首次發射全天監測引力波電磁對應體的衛星，也是我國繼2019年8月“太極一號”成功發射后，時隔一年再次發射空間科學衛星。“極目”要怎么才能“抓住”引力波，“追捕”引力波又有何意義?

引力波，實際上通常是指引力波暴。引力波暴是指兩顆致密星——兩顆黑洞、兩顆中子星或一顆黑洞和一顆中子星并合產生的引力波。這是一種高頻引力波，頻率一般從幾十到1000赫茲，也是目前為止人類唯一探測到的引力波。

2016年2月，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)宣布人類于2015年9月14日首次探測到兩顆黑洞并合產生的引力波，開啟了“聆聽宇宙”的引力波天文學時代。

中科院高能所“極目”衛星系統載荷總師李新喬說，引力波和與之相伴的伽馬暴，都攜帶了豐富的物理信息，穿越億萬光年，向人們展現和描繪重大物理事件的始末。天文學家通過多種觀測和數據分析手段，對其中所攜帶的信息進行解讀，可以檢驗已有的理論模型，發展新的理論模型，從而揭示宇宙高能過程的內在規律。

李新喬表示，來自遙遠的高能天體源的X射線和伽馬射線雖然能量很高，但大都被地球大氣所吸收。因此，對高能天體源的探測，只能在大氣層之外的宇宙空間進行。這就讓“極目”衛星有了用武之地，可以敏銳地發現肉眼不可見的X射線、伽馬射線以及高能帶電粒子。

2016年3月，中科院高能所提出引力波暴高能電磁對應體全天監測器項目概念，就是為了捕捉轉瞬即逝的引力波高能電磁對應體，抓住引力波天文學時代的重要研究機遇。

據中科院高能所“極目”衛星科學應用系統副總師鄭世界介紹，“極目”運行于相同軌道面內，兩顆衛星聯合可形成對天區的全天完整監測。

“對于轉瞬即逝的引力波高能電磁對應體，‘極目’衛星也能毫不費力地捕捉到，而且能利用新型實時下傳系統，引導各類觀測設備進行后隨觀測。”鄭世界說，“極目”衛星在監測天區范圍、能區覆蓋、探測靈敏度和定位精度等指標方面相對于國際上其他衛星具有顯著的綜合優勢，預期將發現最大樣本的引力波伽馬暴和新型引力波電磁對應體，探索河外快速射電暴的產生原因，發現一批特殊伽馬暴，監測一批磁星的完整爆發過程，推動破解黑洞、中子星等致密天體的形成和演化，以及雙致密星并合之謎。

來自中科院的消息稱，“極目”衛星于2018年底正式批復立項，自立項批復至發射僅用兩年時間。李新喬說，“極目”研制周期短，任務重、難度大，衛星載荷研制團隊平均年齡35歲，但工程經驗豐富。

據他介紹，在原本緊張而有限的研制時間里，研制團隊還遇上了突發的新冠肺炎疫情，載荷研制人員赴異地測試需隔離、外協單位生產受嚴重影響、無法面對面開協調會議……但研制人員一起忘我工作，終于不負眾望，按照技術指標和計劃進度完成了任務。

“此次發射的‘極目’衛星，將成為幾年之內在軌運行的監測伽馬暴靈敏度最高的天文衛星。”李新喬說，經過研制人員的精雕細琢，“極目”看得寬、看得遠、看得清，練就了“火眼金睛”。

過去幾年，暗物質粒子探測衛星“悟空”、實踐十號返回式科學實驗衛星、量子科學實驗衛星“墨子”、硬X射線調制望遠鏡衛星“慧眼”……這些中科院空間科學先導專項一期的首批衛星，給人們帶來一個又一個科學發現。

記者了解到，除“太極一號”和“極目”衛星之外，中科院專項二期還部署了先進天基太陽天文臺、愛因斯坦探針和太陽風-磁層相互作用全景成像衛星等空間科學衛星計劃，將在未來3至4年內陸續發射，有望在太陽爆發活動、時域天文學、日地關系等方面取得重大原創性成果。( 邱晨輝)