加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點(diǎn),為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地,率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù),率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【中國(guó)科學(xué)報(bào)】20年磨一劍,中法聯(lián)手探秘宇宙伽馬暴

2024-06-28 中國(guó)科學(xué)報(bào) 張晴丹
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語(yǔ)音播報(bào)

中法天文衛(wèi)星在軌運(yùn)行示意圖。中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖

近日,中法天文衛(wèi)星搭載長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。該衛(wèi)星是中法兩國(guó)聯(lián)合論證研制的空間科學(xué)衛(wèi)星,是迄今為止全球?qū)ゑR暴開(kāi)展多波段綜合觀測(cè)能力最強(qiáng)的衛(wèi)星,將對(duì)伽馬暴研究等空間天文領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)現(xiàn)發(fā)揮重要作用。

從啟動(dòng)論證到成功發(fā)射經(jīng)歷20余年,中法兩國(guó)團(tuán)隊(duì)傾盡心血、攜手并進(jìn)。今年正值中法建交60周年,此次中法天文衛(wèi)星項(xiàng)目的成功實(shí)施是中法航天領(lǐng)域深度合作的典范。

捕捉伽馬暴的一張“大網(wǎng)”

中法天文衛(wèi)星的主要科學(xué)目標(biāo)是探測(cè)來(lái)自宇宙深處的伽馬暴。

“當(dāng)恒星的生命快要終結(jié)時(shí),它的能量已經(jīng)不能支撐整個(gè)星體,便會(huì)發(fā)生坍縮,這個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生黑洞或中子星,同時(shí)向外噴射出劇烈的、接近光速的噴流,這種能量爆發(fā)現(xiàn)象便是伽馬暴?!敝蟹ㄌ煳男l(wèi)星中方首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)首席研究員魏建彥告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

伽馬暴是目前已知宇宙中除了宇宙大爆炸以外最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象,涉及從恒星、星系到宇宙學(xué)等天體物理學(xué)中的多個(gè)領(lǐng)域,并與這些領(lǐng)域中的多個(gè)天體物理問(wèn)題直接相關(guān)。伽馬暴也與很多物理學(xué)的前沿問(wèn)題有關(guān)。魏建彥認(rèn)為,對(duì)伽馬暴進(jìn)行深入觀測(cè)和研究,把它作為一個(gè)“探針”,將有助于人類(lèi)解決基礎(chǔ)科學(xué)中的若干重大問(wèn)題。

不過(guò),伽馬暴發(fā)生的時(shí)間非常短,而且沒(méi)有規(guī)律,要想捕捉它極為困難。

此次發(fā)射的中法天文衛(wèi)星配置了由中國(guó)科學(xué)院研制的伽馬射線監(jiān)視器、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和法方研制的硬X射線相機(jī)、軟X射線望遠(yuǎn)鏡共4臺(tái)科學(xué)載荷,目的就是為了又快又準(zhǔn)地捕捉伽馬暴。

載荷分為大視場(chǎng)和高精度觀測(cè)兩類(lèi),其中大視場(chǎng)探測(cè)儀器為伽馬射線監(jiān)視器和硬X射線相機(jī),它們的觀測(cè)視野范圍角度面積在1萬(wàn)平方度左右,相當(dāng)于覆蓋全天的四分之一,就像張開(kāi)一張“大網(wǎng)”,可以捕捉天空中無(wú)法預(yù)測(cè)的伽馬暴。一旦發(fā)現(xiàn)伽馬暴后,衛(wèi)星會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向目標(biāo),利用兩個(gè)小視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡——光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和軟X射線望遠(yuǎn)鏡,對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間的高精度觀測(cè)。

科學(xué)載荷的聯(lián)動(dòng)探測(cè)能發(fā)現(xiàn)和快速定位各種類(lèi)型的伽馬暴,全面測(cè)量伽馬暴的電磁輻射性質(zhì)??茖W(xué)家可利用伽馬暴研究宇宙的演化和暗能量、快速后隨觀測(cè)引力波等天文暫現(xiàn)源,從而了解伽馬暴現(xiàn)象的起源和物理性質(zhì)及其在宇宙學(xué)中的應(yīng)用等。

“我們預(yù)計(jì),中法天文衛(wèi)星每年將觀測(cè)到大約70次伽馬暴,但這些伽馬暴并非都來(lái)源于宇宙早期,即便如此也具有重要的價(jià)值和意義。因?yàn)橘ゑR暴非常明亮,觀測(cè)和研究伽馬暴是這個(gè)時(shí)代解密早期宇宙的一個(gè)非常有效的途徑?!敝蟹ㄌ煳男l(wèi)星法方首席科學(xué)家貝特朗·科迪爾告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

合二為一,中法友誼的又一見(jiàn)證

中法天文衛(wèi)星自2005年啟動(dòng)論證。2006年10月,中法兩國(guó)簽署了《中國(guó)國(guó)家航天局與法國(guó)國(guó)家空間研究中心關(guān)于合作實(shí)施中法天文衛(wèi)星的諒解備忘錄》,確定了中法天文衛(wèi)星任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、合作方式、雙方的權(quán)利和義務(wù)、時(shí)間進(jìn)度等。2014年,兩國(guó)又完成了新一輪諒解備忘錄的修訂、簽署,明確了后續(xù)研制進(jìn)度。

該衛(wèi)星歷經(jīng)20余年中法兩國(guó)的共同努力,科學(xué)家和工程團(tuán)隊(duì)傾注心血與努力,攜手完成了衛(wèi)星概念研究、可行性論證、方案設(shè)計(jì)、初樣和正樣階段的研制工作。

國(guó)家航天局負(fù)責(zé)中法天文衛(wèi)星工程組織實(shí)施,中國(guó)科學(xué)院作為工程大總體抓總研制,中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心負(fù)責(zé)中方地面支撐系統(tǒng)的建設(shè),中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)抓總研制衛(wèi)星系統(tǒng)及提供衛(wèi)星平臺(tái),中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所負(fù)責(zé)中方科學(xué)載荷研制,國(guó)家天文臺(tái)負(fù)責(zé)中方科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)研制建設(shè)。法方載荷及科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)由法國(guó)國(guó)家空間研究中心、法國(guó)原子能和替代委員會(huì)、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心等機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)行,德國(guó)、英國(guó)的研究機(jī)構(gòu)也參與其中。

“中法兩國(guó)分別有百余人參與,這是一次從科學(xué)到工程、科學(xué)儀器、地面系統(tǒng)等全方位的國(guó)際合作。在我參與的國(guó)際合作項(xiàng)目中,中法天文衛(wèi)星是最有深度、最復(fù)雜的國(guó)際合作項(xiàng)目,時(shí)間跨度、人員人數(shù)、合作程度都前所未有。”中法天文衛(wèi)星中方項(xiàng)目經(jīng)理、中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)張永合在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)。

科迪爾表示:“這些年,中國(guó)的科研水平迅速提高,中國(guó)在研發(fā)衛(wèi)星系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、地面支撐系統(tǒng)等方面已經(jīng)達(dá)到了非常高的水平,在某些方面比我們更出色。在合作過(guò)程中,我們遇到了很多挑戰(zhàn),也經(jīng)歷過(guò)非常艱難的時(shí)刻,但雙方都盡力互幫互助。經(jīng)過(guò)20余年的溝通和磨合,我們已經(jīng)從最初的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)完全融合成為一支隊(duì)伍?!?/p>

今年是中法建交60周年,60年來(lái),中法兩國(guó)在航天領(lǐng)域開(kāi)展了務(wù)實(shí)合作。2018年中法聯(lián)合研制的中法海洋衛(wèi)星成功發(fā)射,2024年嫦娥六號(hào)探測(cè)器搭載法國(guó)氡氣探測(cè)儀著陸于月球背面。此次中法天文衛(wèi)星的成功發(fā)射是中法兩國(guó)在航天領(lǐng)域的又一重大合作成果,見(jiàn)證了中法兩國(guó)的友誼。

(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-06-28?第1版?要聞)
打印 責(zé)任編輯:梁春雨

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