透視宇宙的“慧眼”

葉樂(lè)峰

2017年6月15日，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星在酒泉成功發(fā)射，填補(bǔ)了我國(guó)空間X射線探測(cè)衛(wèi)星的空白，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)天文觀測(cè)由地面觀測(cè)到天地聯(lián)合觀測(cè)的跨越。為什么要發(fā)射該望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星？它有什么特點(diǎn)？究竟有何作用？為此，記者采訪了相關(guān)專(zhuān)家。

三大優(yōu)勢(shì)成就“火眼金睛”

來(lái)自于宇宙天體的輻射覆蓋了從射電、紅外、光學(xué)、紫外、X射線到伽馬射線的整個(gè)電磁波段。波長(zhǎng)不同，輻射機(jī)制也不一樣，因此不同物理?xiàng)l件的天體往往會(huì)發(fā)出不同性質(zhì)的電磁輻射。

專(zhuān)家舉例，比如，太陽(yáng)光球輻射主要集中在光學(xué)波段；而X射線起源于天體上的高能物理過(guò)程，與高溫、高密度、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)引力場(chǎng)等極端物理?xiàng)l件相關(guān)，是研究黑洞、中子星等天體性質(zhì)的主要手段。但由于地球大氣的吸收，所以對(duì)天體的X射線觀測(cè)只能在大氣層之外。

1970年，美國(guó)發(fā)射了第一顆X射線天文衛(wèi)星——“自由號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了X射線巡天，打開(kāi)了人類(lèi)觀測(cè)宇宙的新窗口。國(guó)防科工局系統(tǒng)工程司副司長(zhǎng)趙堅(jiān)表示，目前國(guó)際上，在軌運(yùn)行的X射線天文衛(wèi)星有7顆。此次我國(guó)發(fā)射的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星和在軌運(yùn)行的X射線天文衛(wèi)星相比，有三大優(yōu)勢(shì)：大天區(qū)、大有效面積的寬波段X射線掃描巡天觀測(cè)能力，可以更有效地發(fā)現(xiàn)處于爆發(fā)態(tài)的X射線暫現(xiàn)源；大面積、寬波段、高時(shí)間分辨率、高能量分辨率的定點(diǎn)觀測(cè)能力，可以高統(tǒng)計(jì)量地研究X射線快速光變和能譜快速變化；具有國(guó)際上硬X射線和伽馬射線能段最大面積的探測(cè)器，使它成為這一能段天空中最靈敏的探測(cè)器。

“這些強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，很好地保證了預(yù)定科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?！壁w堅(jiān)介紹，發(fā)射該衛(wèi)星主要是為了發(fā)現(xiàn)新的高能變?cè)春鸵阎吣芴祗w的新活動(dòng)，理解黑洞和中子星系統(tǒng)的活動(dòng)和演化機(jī)制，理解黑洞吸積和中子星系統(tǒng)的基本性質(zhì)，研究宇宙深處大質(zhì)量恒星的死亡以及中子星并合等過(guò)程中黑洞的形成等。

大幅提升我國(guó)空間科學(xué)水平

硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星繼承了資源二號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)狀態(tài)，設(shè)計(jì)壽命4年，整星質(zhì)量達(dá)2496千克。

“衛(wèi)星本體由服務(wù)艙、載荷艙、太陽(yáng)翼等構(gòu)成，裝載高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器等4個(gè)探測(cè)有效載荷，可觀測(cè)1至250keV能量范圍的X射線，主要工作模式包括巡天觀測(cè)、定點(diǎn)觀測(cè)和小天區(qū)掃描模式?！庇瞂射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星工程總師馬世俊說(shuō)，該衛(wèi)星基于我國(guó)學(xué)者原創(chuàng)——采用直接解調(diào)成像方法，解決了低成本探測(cè)器高精度成像問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)寬波段、大視場(chǎng)、大有效面積的空間X射線觀測(cè)。

衛(wèi)星的成功發(fā)射對(duì)于我國(guó)空間科學(xué)研究意義重大。“衛(wèi)星以探索宇宙形成和演化的重大科學(xué)為牽引，圍繞空間天文和空間物理環(huán)境開(kāi)展研究，實(shí)施創(chuàng)新性的空間科學(xué)任務(wù)，將有助于提高我國(guó)空間X射線探測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在空間技術(shù)的重大突破?！瘪R世俊說(shuō)。

該衛(wèi)星還有一個(gè)好聽(tīng)的名字——“慧眼”。一方面原因，是由于它是我國(guó)首顆大型天文望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星，能穿過(guò)星際物質(zhì)的遮擋觀測(cè)宇宙中的X射線，使我國(guó)在空間探測(cè)領(lǐng)域多了個(gè)“眼睛”?！按送膺€為了紀(jì)念我國(guó)老一輩著名科學(xué)家何澤慧，感謝她積極推動(dòng)高能天體物理的起步和發(fā)展。”趙堅(jiān)表示。

持續(xù)推進(jìn)重大空間科學(xué)任務(wù)

趙堅(jiān)表示，我國(guó)的空間科學(xué)事業(yè)始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，走上了一條從無(wú)到有、從探索到實(shí)踐、從試驗(yàn)到實(shí)用的發(fā)展道路，逐步建立起了包括空間天文、空間物理、太陽(yáng)系探測(cè)、微重力科學(xué)、空間生命科學(xué)等專(zhuān)業(yè)的空間科學(xué)領(lǐng)域。

“目前，中國(guó)國(guó)家航天局正在會(huì)同有關(guān)單位編制《關(guān)于促進(jìn)空間科學(xué)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，將提出我國(guó)空間科學(xué)后續(xù)發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)?！壁w堅(jiān)透露，在“十三五”期間，還有多次重要的空間科學(xué)衛(wèi)星和探測(cè)器實(shí)施發(fā)射。

中意電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星預(yù)計(jì)2017年8月發(fā)射，用于監(jiān)測(cè)獲取空間電離層和磁場(chǎng)異常變化信息，研究地震前兆引發(fā)電離層和磁場(chǎng)變化的關(guān)聯(lián)，從而反演地震預(yù)測(cè)模型；中法海洋衛(wèi)星預(yù)計(jì)2018年完成研制并發(fā)射，將獲取海面風(fēng)場(chǎng)、海浪等海洋動(dòng)力環(huán)境參數(shù)，主要應(yīng)用于海洋波浪預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)等方面……

“通過(guò)上述衛(wèi)星的發(fā)射，將進(jìn)一步提升我國(guó)在空間天氣、空間物理等領(lǐng)域的國(guó)際影響力?！壁w堅(jiān)說(shuō)，此外，我國(guó)正加快推進(jìn)首次火星探測(cè)任務(wù)實(shí)施，將在2020年發(fā)射火星探測(cè)器，一次實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”，為后續(xù)開(kāi)展火星科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。

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何澤慧：中國(guó)的“居里夫人”

眾所周知，居里夫人是歷史上首位獲得諾貝爾獎(jiǎng)的女性，也是首位兩獲諾貝爾獎(jiǎng)的人；她與丈夫共同發(fā)現(xiàn)的鐳、釙為人類(lèi)發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)；她一生淡泊名利，愛(ài)因斯坦曾評(píng)價(jià)她：“唯一沒(méi)有被盛名所寵壞的人?！倍谥袊?guó)，也有這樣一位低調(diào)淡泊的物理學(xué)家，她就是有著“中國(guó)居里夫人”之稱(chēng)的何澤慧。

她是“三錢(qián)”之一的錢(qián)三強(qiáng)的夫人，曾跟居里夫人學(xué)習(xí)鐳學(xué)。20世紀(jì)40年代，他們夫妻鈾核三分裂的發(fā)現(xiàn)震驚世界，然而因?yàn)閷?duì)中國(guó)的歧視，諾貝爾獎(jiǎng)沒(méi)有發(fā)給他們。這成為諾貝爾獎(jiǎng)的遺憾。

何澤慧，山西省晉中市靈石縣兩渡人，她是山西成就最高的科學(xué)家。

她一生簡(jiǎn)樸，溫家寶評(píng)價(jià)她：何先生在女科學(xué)家中是少有的，是人中麟鳳。

她生于1914年，2011年去世。世界物理界對(duì)何澤慧三個(gè)字充滿(mǎn)敬意。

1913年山西靈石聲名顯赫的何家在蘇州的“靈石何寓”落成。第二年，何澤慧出生在蘇州園林式的大宅院。

《靈石縣志》記載，清朝，何家就先后考取15名進(jìn)士，29名舉人，22名貢生，65名監(jiān)生，74名生員，故在山西流傳著“無(wú)何不開(kāi)科”的說(shuō)法。而何澤慧的父親何澄也是山西首批留日學(xué)生。承載著家族的期望和父親的教育，何澤慧同她的兄弟姐妹們個(gè)個(gè)都非常有出息。

她是中國(guó)第一位物理學(xué)女博士、中科院第一位女院士、中國(guó)第一代核物理學(xué)家。

18歲時(shí)，何澤慧考入清華大學(xué)，26歲時(shí)，她在德國(guó)柏林高等工業(yè)學(xué)校成功拿到了博士學(xué)位。后來(lái)成為她丈夫的錢(qián)三強(qiáng)當(dāng)時(shí)考到了法國(guó)巴黎大學(xué)居里實(shí)驗(yàn)室，跟隨居里夫人學(xué)習(xí)鐳學(xué)。

幾年后，何澤慧也去了錢(qián)三強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室，與錢(qián)三強(qiáng)一起發(fā)現(xiàn)了鈾核的三分裂，后又獨(dú)自發(fā)現(xiàn)了鈾核的四分裂。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)在國(guó)際科學(xué)界引起巨大反響，因?yàn)槿至殉霈F(xiàn)的概率是三百分之一，四分裂出現(xiàn)的概率是萬(wàn)分之一。何澤慧因此也被贊譽(yù)為中國(guó)的“居里夫人”。

何澤慧1948年回國(guó)，先后在北平研究院原子學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院原子能研究所、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所工作，在高能天體物理、宇宙線物理和超高能核物理等領(lǐng)域，取得了重大科研成果。