衛(wèi)星整裝待發(fā) 圖片來(lái)源：航天科技集團(tuán)五院
衛(wèi)星研制人員研討技術(shù)細(xì)節(jié)
衛(wèi)星研制現(xiàn)場(chǎng)
玩過(guò)電子游戲的人都知道，游戲開(kāi)頭都會(huì)進(jìn)行模式選擇：“簡(jiǎn)單（Easy），中等難度（Normal），高難度（Hard）”。
作為中國(guó)第一顆天文臺(tái)級(jí)別的空間天文探測(cè)衛(wèi)星，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星（Hard X-ray Modulation Telescope，HXMT），無(wú)論是取名、立項(xiàng)，還是研制，都毅然地選擇了“Hard模式”。
“絕對(duì)不能降低難度”
從一開(kāi)場(chǎng)，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星的研制就被設(shè)置為“Hard模式”。
與應(yīng)用衛(wèi)星不同，空間科學(xué)探測(cè)作為前沿科學(xué)研究必須是“最超前的”，這樣才能占據(jù)科學(xué)的制高點(diǎn)，才能在國(guó)際上擁有話語(yǔ)權(quán)。2016年，同樣具備X射線探測(cè)功能的日本旗艦級(jí)天文衛(wèi)星“瞳”在軌失控，日本科學(xué)家扼腕嘆息道“我們錯(cuò)過(guò)了新科學(xué)”。面對(duì)著國(guó)外同領(lǐng)域激烈的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，HXMT的研制團(tuán)隊(duì)在和時(shí)間賽跑的同時(shí)，也必須不斷的增加科學(xué)砝碼。
2008年，立項(xiàng)遇到瓶頸。已故中國(guó)科學(xué)院院士何澤慧曾兩次致信時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶，呼吁關(guān)注HXMT項(xiàng)目，“HXMT項(xiàng)目是中國(guó)實(shí)現(xiàn)學(xué)科重大前沿跨越式發(fā)展的一個(gè)難得的機(jī)會(huì)，是抓住利用方法的原始創(chuàng)新在一個(gè)新領(lǐng)域取得突破的機(jī)會(huì)”。
從2011年正式立項(xiàng)到2017年發(fā)射，HXMT歷時(shí)整整6年。這6年里，HXMT不斷升級(jí)，“絕對(duì)不能降低難度，天文探測(cè)必須在國(guó)際上占據(jù)前沿位置”。參與衛(wèi)星研制的一位年長(zhǎng)的老師如是說(shuō)。
為此，承擔(dān)衛(wèi)星抓總研制任務(wù)的航天科技集團(tuán)五院總體部和承擔(dān)科學(xué)目標(biāo)提出、有效載荷研制的中科院高能物理研究所兩支“國(guó)家隊(duì)”付出了極其艱辛的努力。
主動(dòng)增加難度砝碼
衛(wèi)星最早論證的時(shí)候，只有高能探測(cè)器和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器兩種有效載荷。為了先進(jìn)性和創(chuàng)新性，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)對(duì)衛(wèi)星的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了顛覆性的修改，對(duì)研制難度較大的控制、測(cè)控、數(shù)傳、熱控等分系統(tǒng)的技術(shù)方案也反復(fù)進(jìn)行深入的技術(shù)研究和論證，在難度上主動(dòng)增加砝碼。
如今，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星和同類衛(wèi)星相比有了一個(gè)非常明顯的優(yōu)勢(shì)——探測(cè)波段寬，利用高能、中能、低能三種探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了1~250千電子伏特（keV）的全覆蓋，還可以擴(kuò)展到3兆電子伏特（Mev）伽馬暴探測(cè)。
以衛(wèi)星的熱控設(shè)計(jì)為例，為了保證有效載荷探測(cè)精度，必須將高能、中能、低能探測(cè)器均集中安裝在同一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)上，但是三個(gè)有效載荷對(duì)溫度的要求各異，指標(biāo)要求最大相差達(dá)80多攝氏度。
這就好比要把大象放進(jìn)冰箱里，而大象的不同部位卻喜歡不同的溫度。為了讓“大象”“心情愉悅”，總體部在衛(wèi)星熱控設(shè)計(jì)不僅使出了“黑科技”——多級(jí)隔熱措施、深冷熱管技術(shù)、梯度溫度加熱技術(shù)等，還溫馨地給衛(wèi)星戴上了一頂“太陽(yáng)帽”——遮陽(yáng)板。
硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星雖然采用的是成熟的衛(wèi)星平臺(tái)，但是為了科學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星進(jìn)行了大量個(gè)性化的定制。
“太難了，太難了”
研制團(tuán)隊(duì)里流傳著這么一句話：“中能難，難于上青天。”
從原理樣機(jī)走出實(shí)驗(yàn)室，到最后實(shí)現(xiàn)工程化的過(guò)程中，中能探測(cè)器元器件在苛刻的環(huán)境試驗(yàn)中屢次失效，“所有想到的、想不到的問(wèn)題都出現(xiàn)了”。直到2016年初，中能探測(cè)器才完成了標(biāo)定，一直都在讓人揪心地和時(shí)間賽跑著。最終，中能X射線探測(cè)敏感器元件SI-PIN實(shí)現(xiàn)了全國(guó)產(chǎn)化，打破了國(guó)外在核心器件上的壟斷。
有效載荷是一顆衛(wèi)星的靈魂，硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星的有效載荷凝結(jié)了國(guó)內(nèi)眾多科學(xué)家近三十多年的心血，從理論到實(shí)驗(yàn)室再到工程實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程異常艱難。令人欣慰的是，在平臺(tái)設(shè)計(jì)、姿態(tài)控制、溫度控制設(shè)計(jì)方面，研究團(tuán)隊(duì)研制的多項(xiàng)技術(shù)都填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，工程、科學(xué)、技術(shù)在這里得到了完美的融合。
困難面前，衛(wèi)星平臺(tái)和用戶載荷兩個(gè)研制單位緊密地結(jié)合在了一起，共同保證型號(hào)進(jìn)度和衛(wèi)星的質(zhì)量。
曾經(jīng)有人問(wèn)試驗(yàn)隊(duì)里的一位老專家：“假如一萬(wàn)個(gè)萬(wàn)一，衛(wèi)星沒(méi)有成功，還會(huì)有備份星嗎？”
老專家回答：“沒(méi)有了，就這一次這一顆星了。太難了，太難了。”
說(shuō)者哽咽，聽(tīng)者紅了眼睛。在“Hard模式”下成長(zhǎng)起來(lái)的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星承載了太多人滿滿的情懷。
（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2017-06-16 第3版 科普)
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