■本報(bào)記者 倪思潔
日前，中國(guó)科學(xué)院宣布啟動(dòng)了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“空間科學(xué)（二期）”。在本次宣布的項(xiàng)目中，將首先發(fā)射的衛(wèi)星名叫“引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器”（GECAM）。
這個(gè)項(xiàng)目針對(duì)近年來(lái)新出現(xiàn)的引力波研究重大機(jī)遇，采取了“短平快”的策略，成為空間先導(dǎo)專項(xiàng)實(shí)施以來(lái)首個(gè)機(jī)遇型項(xiàng)目。
抓機(jī)遇：寶貴機(jī)會(huì)不容錯(cuò)失
近年來(lái)，引力波相關(guān)研究取得了一系列突破性進(jìn)展。2017年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了引力波的發(fā)現(xiàn)者。引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體成為當(dāng)前及今后很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)物理學(xué)和天文學(xué)的研究前沿，將產(chǎn)生一系列重大科學(xué)突破。
GECAM項(xiàng)目首席科學(xué)家、中科院高能物理所副研究員熊少林在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》專訪時(shí)表示，到2020年，地面引力波探測(cè)器將達(dá)到設(shè)計(jì)靈敏度，預(yù)期發(fā)現(xiàn)大量的引力波事件，屆時(shí)將是探測(cè)研究引力波電磁對(duì)應(yīng)體的重要機(jī)遇窗口，然而，現(xiàn)有的探測(cè)引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體的空間望遠(yuǎn)鏡綜合性能不足，容易錯(cuò)失寶貴的發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)。
為了抓住引力波研究的重大機(jī)遇，中科院高能物理所于2016年提出了GECAM項(xiàng)目。
熊少林介紹，該項(xiàng)目具有全時(shí)全天視場(chǎng)、高靈敏度、良好的定位精度和寬能段覆蓋的綜合優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具備在軌觸發(fā)定位以及準(zhǔn)實(shí)時(shí)下傳觸發(fā)信息的能力，可及時(shí)引導(dǎo)空間和地面望遠(yuǎn)鏡的后隨觀測(cè)，其對(duì)引力波伽馬暴的綜合探測(cè)性能全面超過(guò)現(xiàn)有的或?qū)脮r(shí)將運(yùn)行的觀測(cè)設(shè)備。
短平快：“到發(fā)射運(yùn)行只有4年半”
針對(duì)科學(xué)研究的重大機(jī)遇，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“空間科學(xué)（二期）”設(shè)立了機(jī)遇型空間項(xiàng)目，使GECAM能夠進(jìn)入快速而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧㈨?xiàng)程序。
因?yàn)檠兄浦芷诙?、成本較低、科學(xué)產(chǎn)出快，GECAM被認(rèn)為是一個(gè)“短平快”的項(xiàng)目。
“CECAM從2016年3月提出項(xiàng)目概念，2017年底進(jìn)入工程論證階段，計(jì)劃2020年下半年發(fā)射運(yùn)行。從提出概念到發(fā)射運(yùn)行只有4年半，這對(duì)于空間項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是非常迅速的?！毙苌倭终f(shuō)，這一做法將我國(guó)的制度優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)化為在競(jìng)爭(zhēng)激烈的引力波電磁對(duì)應(yīng)體探測(cè)研究領(lǐng)域的速度優(yōu)勢(shì)。
“GECAM的發(fā)射運(yùn)行將使我國(guó)在引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體探測(cè)研究領(lǐng)域快速占據(jù)一席之地?！毙苌倭终f(shuō)。
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，比如中子星與黑洞或黑洞與黑洞并合產(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(zhǎng)和超軟的伽馬暴、監(jiān)測(cè)新的磁星爆發(fā)以及探測(cè)地球伽馬閃等方面取得重要成果。
雙星聯(lián)手：
捕捉天空任何位置的引力波伽馬暴
GECAM包含兩顆微小衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星配備25個(gè)伽馬射線探測(cè)器，它們能探測(cè)伽馬射線光子，對(duì)光子逐個(gè)記錄到達(dá)時(shí)間、光子能量等信息。
這兩顆微小衛(wèi)星將運(yùn)行于約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(cè)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(cè)全部天區(qū)，形成捕捉引力波伽馬暴的天網(wǎng)。
“對(duì)于天空中任何位置發(fā)生引力波伽馬暴，GECAM至少有一顆衛(wèi)星能觀測(cè)到。”熊少林說(shuō)。
為了兼顧2020年發(fā)射的機(jī)遇窗口以及探測(cè)能力的先進(jìn)性，GECAM項(xiàng)目以成熟技術(shù)為主，同時(shí)采用了自主創(chuàng)新的探測(cè)器技術(shù)以及新穎的準(zhǔn)實(shí)時(shí)天地通信手段。
據(jù)悉，GECAM項(xiàng)目承擔(dān)單位主要包括中科院國(guó)家空間科學(xué)中心、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院以及高能物理研究所等。中科院國(guó)家空間科學(xué)中心負(fù)責(zé)GECAM衛(wèi)星工程總體，中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)GECAM衛(wèi)星系統(tǒng)抓總研制，中科院高能物理所負(fù)責(zé)GECAM有效載荷以及科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的研制。
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