7月4日，中國(guó)科學(xué)院在國(guó)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(xiàng)正式啟動(dòng)。在空間科學(xué)（一期）先導(dǎo)專項(xiàng)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(yùn)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(xiàng)中，高能所負(fù)責(zé)或參與承擔(dān)其中多個(gè)項(xiàng)目，分別是引力波暴高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器（GECAM）科學(xué)衛(wèi)星、增強(qiáng)型X射線時(shí)變與偏振空間天文臺(tái)（eXTP）重大背景型號(hào)項(xiàng)目，同時(shí)還參與愛(ài)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(duì)近年來(lái)新出現(xiàn)的引力波研究重大機(jī)遇而提出的“短平快”項(xiàng)目，也是空間先導(dǎo)專項(xiàng)實(shí)施以來(lái)首個(gè)機(jī)遇型項(xiàng)目，現(xiàn)在由高能所負(fù)責(zé)牽頭實(shí)施。GECAM計(jì)劃2020年發(fā)射運(yùn)行，將是空間先導(dǎo)二期最早發(fā)射的衛(wèi)星。它具有全時(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。
它包含兩顆微小衛(wèi)星，將運(yùn)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(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)。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(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。
GECAM項(xiàng)目示意圖
eXTP項(xiàng)目已于今年3月2日正式啟動(dòng)了“深化”背景型號(hào)研究，而這次又啟動(dòng)了“重大”背景型號(hào)研究，在“十三五”期間開(kāi)展從關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、國(guó)際合作協(xié)調(diào)、方案設(shè)計(jì)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(guó)際重大科技計(jì)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(xiàng)目，也是一個(gè)研究黑洞、中子星的旗艦級(jí)空間天文臺(tái)，能夠?qū)μ祗w輻射出的X射線的時(shí)變和偏振進(jìn)行測(cè)量，精細(xì)研究極端條件下的基本物理規(guī)律。 eXTP項(xiàng)目是由中國(guó)發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)的，主要由歐洲包括意大利、德國(guó)、瑞士、西班牙、法國(guó)、丹麥、捷克、波蘭、荷蘭等20多個(gè)空間天文發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)的100多個(gè)研究院所參與，或?yàn)橛惺芬詠?lái)中國(guó)發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)的、由最多發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)做出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)的大型國(guó)際合作空間科學(xué)研究項(xiàng)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(cè)量聚焦望遠(yuǎn)鏡陣列（Spectroscopic Focusing Array，SFA）、偏振測(cè)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(shí)現(xiàn)大面積、高動(dòng)態(tài)范圍、高信噪比的空間X射線“能譜—時(shí)變”與“時(shí)變—偏振”觀測(cè)。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(chǎng)。具體來(lái)說(shuō)就是通過(guò)觀測(cè)黑洞奇點(diǎn)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(shí)觀測(cè)這些中子星是否實(shí)際是夸克星，來(lái)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(shí)驗(yàn)室開(kāi)展在地球上無(wú)法實(shí)施的物理研究。eXTP空間天文臺(tái)的實(shí)施將使我國(guó)空間X射線天文學(xué)的研究進(jìn)入國(guó)際領(lǐng)先行列。
eXTP衛(wèi)星載荷簡(jiǎn)圖
eXTP計(jì)劃于2018年底完成“深化”背景型號(hào)研究結(jié)題，2019年開(kāi)始“重大”背景型號(hào)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(cè)試發(fā)射，2025年以后在軌運(yùn)行開(kāi)展科學(xué)觀測(cè)。
愛(ài)因斯坦探針（EP）是國(guó)際最高靈敏度的寬視場(chǎng)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(cè)已知天體的活動(dòng)性，探究這些天體和現(xiàn)象的性質(zhì)及相關(guān)物理過(guò)程。愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星的有效載荷包括兩臺(tái)X射線望遠(yuǎn)鏡。一臺(tái)是寬視場(chǎng)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(tái)望遠(yuǎn)鏡為窄視場(chǎng)后隨X射線望遠(yuǎn)鏡（FXT），可在第一時(shí)間對(duì)發(fā)現(xiàn)的暴發(fā)源進(jìn)行深度后隨觀測(cè)，由高能所負(fù)責(zé)研制。
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