爱因斯坦探针卫星总师张永合:“中国天关,一眼千年”

创业   2024-11-25 17:00   上海  

近日,中国面向时域天文学的发现型X射线天文探测卫星爱因斯坦探针卫星(“天关”卫星)首批科学成果在北京发布,并正式在轨交付给中国科学院国家天文台使用,其“天关”卫星命名也正式对外公布。


自2024年1月成功发射以来,“天关”卫星以其卓越的X射线探测能力,探测到多种类型的暂现天体,并捕捉到几例可能的新类型暂现源,成功获取由中国自主研制设备观测到的首张全天X射线天图,标志着X射线时域天文领域进入新的时代。

图 爱因斯坦探针卫星及指向银河系中心获取的图像(方格表示12个宽视场X射线望远镜组成的十字型视场,共3850度,观测图像由国家天文台提供)


爱因斯坦探针卫星由中国科学院微小卫星创新研究院(以下称卫星创新院)抓总研制,这是继“悟空号”“墨子号”“夸父一号”之后发射的又一颗空间科学卫星。

作为此次爱因斯坦探针卫星总师张永合表示:“此次爱因斯坦探针卫星最大的突破是带领卫星创新院团队打造了世界首颗宽视场X射线聚焦成像卫星,是全能型的X射线空间天文台,成为宇宙暂现天体的‘新捕手’。最大的创新是通过载荷、平台、系统一体化设计,同时实现了卫星‘广巡天、精捕捉、快响应、高稳定、速联网的优异性能,好比培养了一个五项全能世界冠军。”



“这颗卫星经历了复杂而曲折的研发历程,从提出构思到发射经过了10余年,而欧洲的合作伙伴仍然觉得我们在如此短的时间内完成了一项不可能完成的任务。”

张永合介绍,卫星创新院从2013年起就与科学家一起合作,开展卫星的技术攻关。特别是上海市科委重视高精尖航天技术的发展,支持卫星创新院建设相关的研发条件与平台,对天关卫星是有力的支撑。

上海科技此次对张永合进行了专访,以下为主要对话内容:



@上海科技


此次“爱因斯坦探针卫星”的发射,您带领卫星创新院做的最大突破和创新是什么?

@卫星创新院副院长张永合


作为总师,最大的突破是带领卫星创新院团队打造了世界首颗宽视场X射线聚焦成像卫星,是全能型的X射线空间天文台,成为宇宙暂现天体的“新捕手”。


最大的创新是通过载荷、平台、系统一体化设计,同时实现了卫星“广巡天、精捕捉、快响应、高稳定、速联网”的优异性能,好比培养了一个五项全能世界冠军。


@上海科技


为什么取名“爱因斯坦探针卫星”?

@卫星创新院副院长张永合


爱因斯坦探针卫星,由于主要科学目标涉及黑洞、引力波等爱因斯坦相对论的重要科学预言,所以卫星立项,研制过程中,取名为“爱因斯坦探针”。


卫星交付,发布的名字为“天关”,中国天关、一眼千年。


“天关”源于我国北宋司天监于公元1054年观测并记录的“天关客星”超新星爆发。它作为人类历史上最重要的天文事件之一,被称为“中国新星”。时隔千年,这一次我们终于可以用自主研制的卫星对它进行观测了。


“将这颗卫星命名为‘天关’,体现了中国在超新星爆发观测记录方面的深厚渊源,也希望‘天关’卫星为世界天文学发展做出卓越贡献。”


@上海科技


从国际范围来看,此次卫星的成功发射取得了哪些国际领先的成就和突破?

@卫星创新院副院长张永合


这次卫星发射,使我们国家对宇宙X射线暂现源和爆发天体的发现能力国际领先,“天关”卫星将对国际天文界贡献大量有科学价值的观测目标,发射后,“天关”卫星已经引导空间、地面的观测设备对发现的天体进行了观测,有科学成果发布。


“天关”卫星的抓总设计与平台研制,宽视场X射线望远镜的抓总设计与研制,都是在上海完成的,体现了高精尖科学卫星的上海制造水平。“天关”卫星还是一颗国际合作卫星,上海作为国际化大都市,对这颗卫星的国际交流也起到了很好的推动作用。


@上海科技


您个人的最大感受是什么?印象最深刻的细节是什么?

@卫星创新院副院长张永合


我最大的感受是,对于空间科学卫星,在科学上追求发现未知,在性能上追求世界第一,这使得研发过程极为漫长,这需要“科学攀峰、永无止境”的精神,需要一大批耐得住寂寞并追求完美的人。


作为总师,需要在一些重大事项上做出决策,做决策之前的技术论证、流程推演、责任分配等等,是信息的集中轰炸。印象最深刻的是,受火箭和卫星包络的限制,卫星上无法安装两套独立的后随X射线望远镜,但科学家非常希望能有两台望远镜同时观测,最后我们去掉了原来望远镜的支撑结构,由卫星平台的结构代替了这部分功能,平台成了望远镜的一部分。这是个大胆的尝试,但是风险和复杂度更高了,大家的责任也不一样了,带来一系列的改变,做出这个决策的过程还是很艰难的,为了追求性能第一,追求完美,我们还是这么去做了。


@上海科技


今年您最期待的是什么?明年,对卫星创新院的战略布局最重要的是什么?

@卫星创新研究院副院长张永合


当前,空间有两颗时域天文学观测卫星,均是我带领团队研制的,一颗是“天关”卫星,探测暂现源,我们用了十年时间研制完成,已经交付科学运行,另外一颗是中法天文星(SVOM),探测伽马暴,我们用了近20年完成,于今年6月份发射,目前还在测试中,我最期待的是,这两颗卫星能够联合起来发现宇宙中的新型爆发天体,对空间天文做出贡献。

图为“天关”探测到的一例来自256亿光年之外的伽马射线暴EP240315a。它产生于宇宙大爆炸后约12亿年的时期,不到现在宇宙年龄的十分之一。


空间科学卫星是国际航天领域科技制高点,今年十月,我国首个空间科学中长期发展规划发布,三步走建设空间科学强国,而上海市也在加快建设具有全球影响力的科技创新中心。卫星创新院身处科创中心,长期聚焦空间科学卫星领域与国际合作,正加紧推进中欧合作SMILE卫星、中阿合作高光谱卫星、中法合作CATCH卫星、系外类地行星探测、空间低频射电天文探测、下一代X射线空间天文台、空间引力波探测等一系列空间卫星的技术攻关与研制。自明年起将陆续有卫星发射升空,为科学家带来源源不断的科学发现,成为建设国际化科技创新中心、空间科学强国的战略科技力量。





转载来源:上海科技

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