从“悟空”号……到“天关” 空间科学卫星阵容壮大 共探宇宙奥秘

青田石头

由中国科学院牵头研制的空间科学卫星——爱因斯坦探针卫星10月31日在轨交付，并正式命名为“天关”卫星。

爱因斯坦探针卫星于2024年1月成功发射，目标是发现和研究暂现天体。暂现天体是宇宙中的剧烈爆发现象，就像转瞬即逝的宇宙“焰火”，这些壮观而神奇的“焰火”携带着天体形成和演化的关键信息，对于研究宇宙中的极端现象、探索宇宙的奥秘具有重要意义。专家表示，卫星在轨测试期间表现出色，性能超出设计预期。

而以“天关”命名，旨在体现中国人自古至今对于浩瀚宇宙一脉相承的探索精神。专家介绍，我国是世界上最早开展暂现天体观测的国家之一。自汉代以来，就有对新星和超新星爆发等暂现天体的记载。公元1054年，我国曾记录到一次超新星的爆发事件，它位于中国古代星座“天关”附近。

今天，人们通过望远镜仍可以看到天关客星爆炸后留下的壮观遗迹——“蟹状星云”。“蟹状星云”在X射线波段明亮而且相对稳定，因此，天文学家将“蟹状星云”作为一种标准来测量宇宙中其他X射线源的辐射强度。“天关客星”的观测和记录保存，为超新星、超新星遗迹和恒星晚期演化研究提供了宝贵的跨越近千年的观测证据。

持续动态巡天 探测到多种类型暂现天体

“天关”卫星是我国首颗大视场X射线天文卫星，自发射以来已在轨运行10个月，取得空间科学领域多项重要突破。10月31日，中国科学院发布了“天关”卫星的首批科学成果。

“天关”卫星在轨运行期间，开展了持续动态巡天监测，成功“捕捉”到了种类丰富的暂现天体，包括恒星、白矮星、中子星、黑洞、伽马射线暴、超新星等，它们的爆发持续时长覆盖了从几十秒到几个月。

“看”得又宽又远 视野直抵银河系外

“天关”卫星的视野广阔而深远，能“看到”银河系之外，甚至来自宇宙深处的暂现天体。在“天关”卫星科学中心，专家给记者展示了“天关”卫星捕捉到的来自256亿光年之外的天体，这也是“天关”卫星目前探测到的最遥远的一个天体。

在宇宙深处发现新型未知暂现天体

“天关”卫星还发现了一例可能的新型暂现天体，由于爆发时它的辐射集中在X射线波段，且较为暗弱，仅持续了10天左右，很难被其他望远镜探测到。专家表示，新型未知暂现天体的发现对于研究和丰富我们对宇宙的认知具有重要意义。

基于“天关”卫星超宽的观测视野和超强的观测能力，科学家们还获取了这样一张全天X射线天图。这也是由中国自主研制的设备所获得的首个全天X射线天图，标志着中国对于动态宇宙的探索实现在这一领域的巨大飞跃。

7双“眼睛”捕捉更远更暗弱的“宇宙焰火”

“天关”卫星运行在距离地面约600公里的轨道上，是国际首次在软X射线波段开展大视场、高灵敏度的聚焦成像巡天监测，它就像一个宇宙天体爆发的“捕手”。它是如何能探测到银河系之外遥远宇宙深处的暂现天体？专家介绍，这是因为它有7双独特的“眼睛”。

据介绍，“天关”卫星搭载了两种望远镜，分别是宽视场X射线望远镜和后随X射线望远镜。

仿生“龙虾眼”设计 3850度超宽视野巡天

“天关”卫星的宽视场X射线望远镜设计灵感来源于龙虾的眼睛，它们具有独特的光学结构，能够看到更广阔的天空区域。这种宽视场覆盖对于捕捉暂现天体尤其重要，因为这些天体的出现往往是随机且短暂的。同时，“龙虾眼”光学系统的设计也能提供对暗弱暂现天体的探测灵敏度。

全球互联 数据共享 共同探索宇宙奥秘

一旦发现新的暂现或爆发天体，“天关”卫星不仅能开展精细的自主观测，还能迅速将信息传回到地面的科学中心，并向全球发布天文警报。截至目前，“天关”卫星团队已向国际天文界发送了100多条天文警报，引导国际上多个光学和射电望远镜、空间X射线望远镜开展了后随观测，通过全球互联、数据共享，共同探索宇宙奥秘。

我国空间科学卫星阵容不断壮大

“天关”卫星是中国科学院空间科学先导专项的又一颗空间科学卫星。从“悟空”号、“墨子号”、“慧眼”、夸父一号，再到“天关”，我国空间科学卫星阵容不断壮大。据了解，未来我国还将部署一批新的空间科学卫星计划，探索宇宙、求解未知的实力将不断增强。

2011年，中国科学院发起了空间科学先导专项。针对一些空间科学问题发射了一系列的空间科学卫星，像暗物质粒子探测卫星“悟空”号、量子科学实验卫星“墨子号”、综合性太阳探测专用卫星“夸父一号”等。

截至目前，共开展了十余次空间科学卫星任务，并取得一系列原创成果，奠定了中国空间科学快速发展的基石。继 “天关”卫星之后，空间科学先导专项收官之作——“微笑卫星”将在2025年底前择机发射，用于研究太阳风与地球磁层的相互作用，探索日冕物质抛射事件等。

未来我国还将部署研制50颗科学卫星

记者从中国科学院了解到，未来，瞄准宇宙起源、空间天气起源、生命起源等“起源类”重大科学问题，我国还将部署研制更多的空间科学卫星。

中国科学院院士、中国科学院国家空间科学中心主任王赤介绍，到本世纪中叶，我们将提出实施和研制大约50颗科学卫星。主要的目标聚焦在5个方向，包括极端宇宙、日地全景、时空涟漪、宜居行星和太空格物的方向。将在宇宙的起源和演化、太阳系天体的形成以及生命起源等重大的科学问题方面取得突破性的进展。