7月4日，中國科學(xué)院在國家空間科學(xué)中心宣布 “空間科學(xué)（二期）” 戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項正式啟動。在空間科學(xué)（一期）先導(dǎo)專項中，高能所承擔(dān)研制的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（HXMT）衛(wèi)星成功發(fā)射，目前已在軌運行一周年并取得了初步的科學(xué)成果?；谝黄诹己玫难兄苹A(chǔ)，在空間科學(xué)（二期）先導(dǎo)專項中，高能所負(fù)責(zé)或參與承擔(dān)其中多個項目，分別是引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器（GECAM）科學(xué)衛(wèi)星、增強(qiáng)型X射線時變與偏振空間天文臺（eXTP）重大背景型號項目，同時還參與愛因斯坦探針（EP）上搭載的后隨望遠(yuǎn)鏡（FXT）的研制工作。
GECAM由高能所針對近年來新出現(xiàn)的引力波研究重大機(jī)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(jī)遇型項目，現(xiàn)在由高能所負(fù)責(zé)牽頭實施。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。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(zhǔn)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(yuǎn)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。
它包含兩顆微小衛(wèi)星，將運行于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。
GECAM項目示意圖
eXTP項目已于今年3月2日正式啟動了“深化”背景型號研究，而這次又啟動了“重大”背景型號研究，在“十三五”期間開展從關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、國際合作協(xié)調(diào)、方案設(shè)計到部分初樣階段的研究和研制工作，預(yù)期“十四五”期間在國際重大科技計劃/工程的支持下完成研制并于2025年左右發(fā)射升空。
eXTP是硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡（HXMT）衛(wèi)星的后續(xù)項目，也是一個研究黑洞、中子星的旗艦級空間天文臺，能夠?qū)μ祗w輻射出的X射線的時變和偏振進(jìn)行測量，精細(xì)研究極端條件下的基本物理規(guī)律。 eXTP項目是由中國發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)的，主要由歐洲包括意大利、德國、瑞士、西班牙、法國、丹麥、捷克、波蘭、荷蘭等20多個空間天文發(fā)達(dá)國家與地區(qū)的100多個研究院所參與，或為有史以來中國發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)的、由最多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)做出實質(zhì)性貢獻(xiàn)的大型國際合作空間科學(xué)研究項目。
eXTP示意圖
它將搭載由中歐合作研制的四組高性能X射線天文儀器：能譜測量聚焦望遠(yuǎn)鏡陣列（Spectroscopic Focusing Array，SFA）、偏振測量聚焦望遠(yuǎn)鏡陣列（Polarimetry Focusing Array, PFA）、大面積準(zhǔn)直型望遠(yuǎn)鏡陣列（Large Area Detector，LAD）、廣角監(jiān)視器（Wide Field Monitor），將實現(xiàn)大面積、高動態(tài)范圍、高信噪比的空間X射線“能譜—時變”與“時變—偏振”觀測。其主要科學(xué)目標(biāo)可概括為：一奇二星三極端，一奇指的是黑洞，二星指的是中子星和夸克星，三極端指的是極端引力、密度和磁場。具體來說就是通過觀測黑洞奇點附近物質(zhì)和輻射的行為以及中子星附近的真空漲落的行為，同時觀測這些中子星是否實際是夸克星，來深入理解三極端條件下的物理規(guī)律，也就是把這些天體作為宇宙的物理實驗室開展在地球上無法實施的物理研究。eXTP空間天文臺的實施將使我國空間X射線天文學(xué)的研究進(jìn)入國際領(lǐng)先行列。
eXTP衛(wèi)星載荷簡圖
eXTP計劃于2018年底完成“深化”背景型號研究結(jié)題，2019年開始“重大”背景型號的研制完成方案階段的工作，2020-2022年完成初樣階段研制，2022-2024年完成正樣階段研制，2025年中測試發(fā)射，2025年以后在軌運行開展科學(xué)觀測。
愛因斯坦探針（EP）是國際最高靈敏度的寬視場軟X射線監(jiān)視器，將致力于發(fā)現(xiàn)宇宙中的X射線暫現(xiàn)和劇變天體，監(jiān)測已知天體的活動性，探究這些天體和現(xiàn)象的性質(zhì)及相關(guān)物理過程。愛因斯坦探針衛(wèi)星的有效載荷包括兩臺X射線望遠(yuǎn)鏡。一臺是寬視場的軟X射線聚焦成像望遠(yuǎn)鏡（WXT），其功能是發(fā)現(xiàn)暫現(xiàn)源；另一臺望遠(yuǎn)鏡為窄視場后隨X射線望遠(yuǎn)鏡（FXT），可在第一時間對發(fā)現(xiàn)的暴發(fā)源進(jìn)行深度后隨觀測，由高能所負(fù)責(zé)研制。
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