2017年6月15日上午11點，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心利用長征四號乙運載火箭，成功將我國首顆大型天文衛(wèi)星——硬X射線調(diào)制望遠鏡送入預定軌道。
該衛(wèi)星的發(fā)射成功填補了我國高能天體觀測衛(wèi)星研制的空白，推動了空間技術的發(fā)展，實現(xiàn)了我國高能天體物理領域從應用國外衛(wèi)星數(shù)據(jù)到用中國衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)的跨越。
那么，什么是天文衛(wèi)星？它有何特點？目前國內(nèi)外的天文衛(wèi)星發(fā)展又如何呢？
從地面搬到太空
天文學是一門古老而又現(xiàn)代的自然科學，從早期的觀象授時發(fā)展到如今既能對單個天體又能對宇宙大尺度結構的構造、化學組成及演化史展開精密分析。
這種進步主要得益于觀測波段的擴展，目前已從早期可見光發(fā)展到如今的射電、紅外線、紫外線、X射線和伽馬射線等電磁波頻段，極大地豐富了人類獲取天體信息的手段。
但是，由于地球上空包裹著一層厚實且層次復雜的大氣，對天文觀測造成了很大影響，大氣層在吸收地面二次輻射后又會對地面的紅外望遠鏡造成干擾，大氣對流造成的“星星眨眼”使得天體定位精度難以進一步提高。
另外，雖然大氣層的存在對來自太空的紫外線、X射線和伽馬射線等高能射線起到了吸收和散射作用，有效保護了地球生物，但也使地面望遠鏡在面對這些波段時難以實施有效觀測。
為了打破大氣層的禁錮，科研人員想到了把望遠鏡及其他天文觀測設備安裝在人造衛(wèi)星上，去沒有大氣干擾的宇宙空間展開觀測。
這些天文衛(wèi)星一般運行在幾百公里或更遠的軌道上，沒有地球大氣的阻擋，衛(wèi)星所搭載的儀器能接收來自天體的無線電波到紅外波段、可見光波段等電磁波輻射，提供了完整的宇宙圖像。
這種衛(wèi)星按觀測目標的不同，可劃分為太陽觀測衛(wèi)星和非太陽觀測衛(wèi)星；按照所搭載儀器主要觀測波段的不同可劃分為紅外天文衛(wèi)星、紫外天文衛(wèi)星、X射線天文衛(wèi)星和伽馬射線天文衛(wèi)星。
硬X射線衛(wèi)星優(yōu)勢獨特
目前，國際上在軌運行的X射線天文衛(wèi)星有7顆，主要的探測媒介是X射線、伽馬射線，其研究對象主要包括黑洞、中子星、活動星系核、伽馬射線暴等高能天文現(xiàn)象。
雖然，硬X射線天文衛(wèi)星也是研究包括黑洞、中子星、活動星系核、伽馬射線暴等高能天文現(xiàn)象，但功能則比X射線天文衛(wèi)星更先進。與在軌運行的X射線天文衛(wèi)星相比，這種衛(wèi)星具有大天區(qū)、大有效面積的寬波段X射線掃描巡天觀測能力，可以更有效地發(fā)現(xiàn)行星處于爆發(fā)狀態(tài)的X射線暫現(xiàn)源；可實現(xiàn)大面積、寬波段、高時間分辨率、高能量分辨率的定點觀測能力，可以高統(tǒng)計量地研究X射線快速光變和能譜快速變化。
例如，我國此次發(fā)射的硬X射線天文衛(wèi)星的探測能力十分強大，其攜帶的主要科學載荷涵蓋低能、中能和高能三個互有重疊的X波段。該衛(wèi)星具有國際先進的暗弱變源巡天能力，可進行引力波暴電磁對應體的尋找和后隨觀測；具有獨特的多波段快速光變觀測能力、軟伽瑪射線的觀測能力和寬波段大天區(qū)X射線巡天能力等。
這些功能使該衛(wèi)星獲得比歐空局研制的國際伽馬射線天體物理實驗臺、美國“雨燕”更強大的成像能力和獨一無二的定向觀測能力，能以較高靈敏度和分辨率發(fā)現(xiàn)大批被塵埃遮擋的超大質量黑洞和其他未知類型高能天體。
天文探測成績斐然
世界上第一顆天文衛(wèi)星是美國在1970年發(fā)射的Uhuru X射線衛(wèi)星，它實現(xiàn)了X射線巡天，開創(chuàng)了空間高能天文的新領域，打開了人類觀測宇宙的新窗口。
該衛(wèi)星上裝有兩個相互反向的X射線探測器，利用衛(wèi)星的旋轉進行了系統(tǒng)的X射線巡天，確定了約350個X射線源，發(fā)現(xiàn)了很多銀河系中的X射線雙星、來自遙遠星系團的X射線，以及第一個黑洞候選天體“天鵝座X-1”。因此，Uhuru被譽為人類X射線天文學發(fā)展史上的里程碑。
1999年，美國宇航局研制的錢德拉X射線天文衛(wèi)星由于采用了先進的鍍膜工藝，提高了成像分辨率，先后在M82中發(fā)現(xiàn)了中等質量黑洞的證據(jù)、發(fā)現(xiàn)伽瑪射線暴GRB991216中的X射線、觀測到了銀河系中心超大質量黑洞“人馬座A”的X射線輻射，以及物質從原恒星盤落入恒星時發(fā)出的X射線，可謂功勛卓著。
另外，2002年10月歐空局發(fā)射的INTEGRAL天文衛(wèi)星，同樣具備視場大、巡天觀測效率高的能力，尤其是在軟X射線波段進行巡天時獲得了大量伽瑪射線源的高分辨率圖像。
近年來，日本在天文衛(wèi)星研制方面也頗有建樹，先后發(fā)射了多顆X射線衛(wèi)星。其中，2016年2月17日發(fā)射的瞳X射線天文衛(wèi)星攜帶有一臺12米的超長焦距成像望遠鏡，日本成為繼美國后世界上第二個擁有硬X射線聚焦成像天文衛(wèi)星的國家。（作者：姚強 來源：飛天科普周刊）
