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日前，中國科學院院長白春禮院士表示，該院已經啟動硬X射線探測衛星、量子科學實驗衛星、暗物質探測衛星、返回式科學試驗衛星和夸父計劃衛星的工程研制。其中，硬X射線探測衛星、量子科學實驗衛星已進入初樣研制階段。 據悉，硬X射線探測衛星有可能成為我國第1顆天文衛星（即空間望遠鏡）于近年升空。 X射線天文衛星主要觀測宇宙高能物理過程 眾所周知，天文衛星相當于把天文觀測臺搬到太空中，所以可輕而易舉地改變以往坐地觀天的傳統，擺脫大氣層對天文觀測的影響，在全頻段范圍內對宇宙空間進行詳細的觀測，對人類科學認識宇宙有革命性的推動。 宇宙中的萬物每時每刻都在不斷向空間輻射電磁波。由于各種天體的性質和特點不同，所以它們所輻射的電磁波也不同。天文衛星也叫空間望遠鏡，它是通過探測各種天體所輻射的不同波譜、不同強度的電磁波，對宇宙進行詳細了解的。因此，目前天文衛星大多是按照所觀測的宇宙中電磁波譜來分類，即分為紅外天文衛星、紫外天文衛星、X射線天文衛星、γ射線天文衛星等。 
我國“硬X射線調制望遠鏡”在軌運行示意圖 這些天文衛星各有所長，誰也不能“一統天上”。這是因為宇宙中的天體由于溫度不同而發出各種頻段的電磁波，靠1顆天文衛星很難進行全頻段觀測。一般來說，溫度越高，發出的電磁波波長越短。人類可以利用這一特性，通過觀測天體發出的電磁波，來分析它們的類型和特征。在電磁波譜中，γ射線的波長最短，X射線次之，后面依次是紫外線、可見光、紅外和射電波。
將于2021年發射的美國“國際X射線天文臺”衛星 近些年，隨著X射線天文衛星成果頗多，所以越來越受青睞。這種衛星也稱空間高能天文衛星或空間高能望遠鏡，因為它們主要用于觀測宇宙中的高溫天體和宇宙中發生的高能物理過程。宇宙中很多極端天體物理過程，都會產生發射強烈X射線的高溫氣體，比如白矮星、中子星和黑洞吸積物質的過程，超新星爆發和γ射線暴的激波和噴流。高能帶電粒子在磁場中的輻射以及低能光子的作用、中子星的表面和量子黑洞的蒸發也會產生豐富的X射線。由于宇宙中許多天體都散發X射線，因此探測宇宙中的X射線對探索宇宙奧秘具有重要意義。但由于X射線極易被介質吸收，介質對于X射線的折射率近于1，所以在地面進行高能X射線的收集和聚焦是非常困難的事情。也就是說，因為有地球大氣的阻隔，在地面上根本無法對宇宙X射線進行觀測。即使在太空觀測X射線，望遠鏡的設計也要非常講究，不能選用折射系統，而且要使射線以掠射方式射入鏡面。
去年6月發射的美國“核區分光望遠鏡陣列”高能天文衛星 我國首顆天文衛星將擁有最高靈敏度和最好空間分辨率我國研制的首顆天文衛星——“硬X射線調制望遠鏡”將于近年發射。它是一顆工作于硬X射線能區(1～250千電子伏特)的空間高能天文衛星，用于完成深度巡天，可發現大量巨型黑洞、大批硬X射線天體和一系列天體高能輻射新現象，繪出高精度的硬X射線天圖。該衛星具有比歐洲“國際γ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，能以最高靈敏度和分辨率發現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,并研究宇宙硬X射線背景的性質。 這顆天文衛星攜帶的低能(1～15千電子伏特)、中能(5～30千電子伏特)和高能(20～250千電子伏特)三個望遠鏡，都是準直型探測器,直接解調掃描數據可以實現高分辨和高靈敏度成像以及對彌散源的成像；而大面積準直探測器又能獲得特定天體目標的高統計和高信噪比數據,使“硬X射線調制望遠鏡”既能實現大天區成像,又能通過寬波段時變和能譜觀測研究天體高能過程。 如果及時發射，“硬X射線調制望遠鏡”將實現世界最高靈敏度和最好空間分辨率的硬X射線巡天，發現大批被塵埃遮擋的超大質量黑洞和未知類型天體,探測宇宙硬X射線背景輻射；將通過對黑洞和其他高能天體寬波段X射線時變和能譜的觀測,研究致密天體極端物理條件下的動力學和輻射過程。 美歐日等X射線空間望遠鏡已取得一批重要觀測成果 從1999年起，一些X射線空間望遠鏡開始陸續升空，大大開拓了天文學家的視野，使他們有可能了解宇宙中一些最神秘的天體。 1999年7月23日，美國“錢德拉”X射線空間望遠鏡升空。其主鏡為4臺套筒式掠射望遠鏡。該衛星在0.1～10千電子伏特之間有高的靈敏度，在寬的譜范圍內具有高的譜分辨率，因此能研究極弱的X射線源。 1999年12月10日上天的歐洲“牛頓”X射線多鏡面衛星主要用于研究1～120納米的電磁波譜區域，覆蓋了0.1～12千電子伏特的能量范圍，在該衛星的10年有效壽命期內，有望收集到宇宙中30000顆星星的X射線光譜。 2005年7月10日，日本發射了“天體-E2”X射線天文觀測衛星。該衛星覆蓋的能量范圍是0.4～700千電子伏特，可與美國的“錢德拉”和歐洲的“牛頓”共同觀測一個天體，利用各自的特長收集資料，為國際天文研究做出貢獻。 2012年6月13日入軌的美國“核區分光望遠鏡陣列”衛星，使用獨特的技術對宇宙中最高能級的X射線進行觀測，可觀測來自天體的5～80千電子伏特之間的高能X射線，尤其是核光譜。其主要科學目標是深度探索質量超過太陽10億倍的黑洞，并了解粒子在活動星系核中是如何被加速到光速的百分之幾，以及研究超新星殘骸以了解重元素如何在超新星中形成。其一個10米長的桅桿，在發射時呈折疊狀態安放,入軌后大約7天內逐漸展開，以幫助探測裝置準確聚焦。 此前發射的“錢德拉”X射線空間望遠鏡主要工作在低能X射線領域，而“核區分光望遠鏡陣列”主要工作在高能X射線領域，是第1顆專注于高能X射線的空間望遠鏡，其影像清晰度比觀測同光譜區的其他任何望遠鏡都要高至少10倍，敏感度則提高至少100倍。這樣的強強聯合有助于回答有關宇宙的一些最基本問題。“核區分光望遠鏡陣列”衛星已取得一些成果，包括拍到銀河系核心黑洞X射線爆發。 延伸閱讀 2021年“國際X射線天文臺”或將入軌 由于X射線空間望遠鏡一直持續不斷地做出重大天文發現，所以世界一些國家還正研制新的空間高能天文望遠鏡，僅2013年就將發射3個。 計劃2013年發射的俄羅斯的“光譜-X-γ”衛星，主要用于探測上千個星系團和星系群中的熱星系際介質以及星系團之間的纖維狀熱氣體，從而研究宇宙的結構演化。 印度的“天文衛星”（AstroSat）也擬于2013年入軌。它是印度首顆天文衛星，主要用于監測宇宙天體源的輻射強度變化；對X射線雙星、活動星系核、超新星遺跡和恒星冕進行光譜觀測；監視可能出現的瞬變源等。 2013年，日本將發射“天文-H”高能天文衛星,它第一次采用微量能器聚焦在0.3～12千電子伏特能區，預計該衛星將在空間高能天文領域做出大批重要的發現，對于理解宇宙的極端物理現象，尤其是強引力場和強磁場中的物理過程做出重要貢獻。 2021年，用于取代“錢德拉”和“牛頓”的“國際X射線天文臺”將入軌，它由美歐日聯合研制，用于捕獲宇宙邊緣處黑洞周圍發出的信號，并研究它們和宇宙原初星系的關系以及共同演化，了解宇宙的起源和組成，宇宙中各種元素的形成和如何通過恒星、宇宙爆發和粒子加速傳播和擴散出去等。該衛星裝有口徑約3米和焦距12米的光學系統和6個焦平面探測器系統，所以具有前所未有的綜合科學能力。其有效面積和能量分辨率將遠遠超越以前所有的空間高能天文衛星。 由此可見，X射線空間望遠鏡的發展方興未艾，是空間天文學的最重要前沿領域之一。(北京日報) |
