2018年7月4日，中國科學院在北京宣布啟動戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“空間科學（二期）”，在本次宣布的項目中包括一個小型的空間探測項目：引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器，簡稱GECAM。

　　GECAM是專門針對近年來新出現(xiàn)的引力波研究重大機遇而提出的“短平快”項目，也是空間先導(dǎo)專項實施以來首個機遇型項目。GECAM計劃2020年發(fā)射運行，將是空間先導(dǎo)二期最早發(fā)射的衛(wèi)星。

GECAM項目示意圖

　　引力波是彎曲時空中的漣漪，是現(xiàn)代物理理論基石之一的廣義相對論的預(yù)言，是檢驗自然規(guī)律、洞察宇宙的重要手段。近年來，引力波相關(guān)研究取得了一系列突破性進展。2015年激光干涉引力波天文臺（LIGO）首次發(fā)現(xiàn)引力波。2017年LIGO和Virgo（室女座引力波天文臺）以及全球幾十臺望遠鏡首次發(fā)現(xiàn)引力波及其電磁對應(yīng)體。這兩次發(fā)現(xiàn)是人類觀測和認識宇宙的革命，標志著人類進入了“多信使引力波天文學”的新時代。

引力波電磁對應(yīng)體示意圖。雙中子星并合不僅產(chǎn)生引力波，而且產(chǎn)生電磁對應(yīng)體，電磁輻射不僅包括高能的X和伽馬射線，還包括軟X射線、光學以及射電輻射。

　　引力波的發(fā)現(xiàn)獲得了2017年度諾貝爾物理學獎。引力波及其電磁對應(yīng)體是當前及今后很長時期內(nèi)物理學和天文學的研究前沿，將產(chǎn)生一系列重大科學突破。2020年地面引力波探測器將達到設(shè)計靈敏度，預(yù)期發(fā)現(xiàn)大量的引力波事件，屆時將是探測研究引力波電磁對應(yīng)體的重要機遇窗口。然而，現(xiàn)有的探測引力波高能電磁對應(yīng)體（主要是X射線和伽馬射線，簡稱引力波伽馬暴）的空間望遠鏡綜合性能不足，容易錯失寶貴的發(fā)現(xiàn)機會。

　　為了抓住引力波研究的重大機遇，中國科學院高能物理研究所于2016年提出GECAM項目，它具有全時全天視場、高靈敏度、良好的定位精度和寬能段覆蓋的綜合優(yōu)勢，同時具備在軌觸發(fā)定位以及準實時下傳觸發(fā)信息的能力，可及時引導(dǎo)空間和地面望遠鏡的后隨觀測，其對引力波伽馬暴的綜合探測性能全面超過現(xiàn)有的或?qū)脮r將運行的觀測設(shè)備。

　　GECAM包含兩顆微小衛(wèi)星，運行于600公里高度的低地球軌道，軌道面相同，但軌道相位相反，即兩顆衛(wèi)星總是位于地球的兩側(cè)。每顆衛(wèi)星都能監(jiān)測除了地球遮擋之外的全部天區(qū)，因而，兩顆衛(wèi)星可聯(lián)合監(jiān)測全部天區(qū)，形成捕捉引力波伽馬暴的天網(wǎng)。

　　GECAM將發(fā)現(xiàn)最多最全的引力波伽馬暴，并期待發(fā)現(xiàn)新型的引力波高能輻射現(xiàn)象（比如中子星-黑洞或黑洞-黑洞并合產(chǎn)生的高能輻射），取得突破性原創(chuàng)成果。GECAM也將在揭示快速射電暴的高能輻射、發(fā)現(xiàn)更多超長和超軟的伽馬暴、監(jiān)測新的磁星爆發(fā)以及探測地球伽馬閃等方面取得重要成果。

　　針對科學研究的重大機遇，中國科學院主管部門進行了大膽的制度創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，設(shè)立了機遇型空間項目，使GECAM能夠進入快速而嚴謹?shù)牧㈨棾绦?，將我國的制度?yōu)勢轉(zhuǎn)化為在競爭激烈的引力波電磁對應(yīng)體探測研究領(lǐng)域的速度優(yōu)勢。

　　為了兼顧2020年發(fā)射的機遇窗口以及項目的先進性，GECAM項目以成熟技術(shù)為主，同時采用了自主創(chuàng)新的探測器技術(shù)以及新穎的準實時天地通訊手段。GECAM項目由中科院高能物理研究所牽頭承擔和實施。GECAM的發(fā)射運行將使我國在引力波及其電磁對應(yīng)體探測研究領(lǐng)域快速占據(jù)重要的一席之地。