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中科院空间科学先导专项(二期)正式启动,高能所参与其中多个项目的研制
2018-07-04|文章来源:科研处 粒子天体中心 |【
 

  7月4日,中国科学院在国家空间科学中心宣布 “空间科学(二期)” 战略性先导科技专项正式启动。在空间科学(一期)先导专项中,高能所承担研制的硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星成功发射,目前已在轨运行一周年并取得了初步的科学成果。基于一期良好的研制基础,在空间科学(二期)先导专项中,高能所负责或参与承担其中多个项目,分别是引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)科学卫星、增强型X射线时变与偏振空间天文台(eXTP)重大背景型号项目,同时还参与爱因斯坦探针(EP)上搭载的后随望远镜(FXT)的研制工作。

  GECAM由高能所针对近年来新出现的引力波研究重大机遇而提出的“短平快”项目,也是空间先导专项实施以来首个机遇型项目,现在由高能所负责牵头实施。GECAM计划2020年发射运行,将是空间先导二期最早发射的卫星。它具有全时全天视场、高灵敏度、良好的定位精度和宽能段覆盖的综合优势,同时具备在轨触发定位以及准实时下传触发信息的能力,可及时引导空间和地面望远镜的后随观测,其对引力波伽马暴的综合探测性能全面超过现有的或届时将运行的观测设备。

  它包含两颗微小卫星,将运行于600公里高度的低地球轨道,轨道面相同,但轨道相位相反,即两颗卫星总是位于地球的两侧。每颗卫星都能监测除了地球遮挡之外的全部天区,因而,两颗卫星可联合监测全部天区,形成捕捉引力波伽马暴的天网。GECAM将发现最多最全的引力波伽马暴,并期待发现新型的引力波高能辐射现象(比如中子星-黑洞或黑洞-黑洞并合产生的高能辐射),取得突破性原创成果。GECAM也将在揭示快速射电暴的高能辐射、发现更多超长和超软的伽马暴、监测新的磁星爆发以及探测地球伽马闪等方面取得重要成果。

GECAM项目示意图

  eXTP项目已于今年3月2日正式启动了“深化”背景型号研究,而这次又启动了“重大”背景型号研究,在“十三五”期间开展从关键技术攻关、国际合作协调、方案设计到部分初样阶段的研究和研制工作,预期“十四五”期间在国际重大科技计划/工程的支持下完成研制并于2025年左右发射升空。

  eXTP是硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星的后续项目,也是一个研究黑洞、中子星的旗舰级空间天文台,能够对天体辐射出的X射线的时变和偏振进行测量,精细研究极端条件下的基本物理规律。 eXTP项目是由中国发起并领导的,主要由欧洲包括意大利、德国、瑞士、西班牙、法国、丹麦、捷克、波兰、荷兰等20多个空间天文发达国家与地区的100多个研究院所参与,或为有史以来中国发起并领导的、由最多发达国家和地区做出实质性贡献的大型国际合作空间科学研究项目。

eXTP示意图

  它将搭载由中欧合作研制的四组高性能X射线天文仪器:能谱测量聚焦望远镜阵列(Spectroscopic Focusing Array,SFA)、偏振测量聚焦望远镜阵列(Polarimetry Focusing Array, PFA)、大面积准直型望远镜阵列(Large Area Detector,LAD)、广角监视器(Wide Field Monitor),将实现大面积、高动态范围、高信噪比的空间X射线“能谱—时变”与“时变—偏振”观测。其主要科学目标可概括为:一奇二星三极端,一奇指的是黑洞,二星指的是中子星和夸克星,三极端指的是极端引力、密度和磁场。具体来说就是通过观测黑洞奇点附近物质和辐射的行为以及中子星附近的真空涨落的行为,同时观测这些中子星是否实际是夸克星,来深入理解三极端条件下的物理规律,也就是把这些天体作为宇宙的物理实验室开展在地球上无法实施的物理研究。eXTP空间天文台的实施将使我国空间X射线天文学的研究进入国际领先行列。

eXTP卫星载荷简图

  eXTP计划于2018年底完成“深化”背景型号研究结题,2019年开始“重大”背景型号的研制完成方案阶段的工作,2020-2022年完成初样阶段研制,2022-2024年完成正样阶段研制,2025年中测试发射,2025年以后在轨运行开展科学观测。

  爱因斯坦探针(EP)是国际最高灵敏度的宽视场软X射线监视器,将致力于发现宇宙中的X射线暂现和剧变天体,监测已知天体的活动性,探究这些天体和现象的性质及相关物理过程。爱因斯坦探针卫星的有效载荷包括两台X射线望远镜。一台是宽视场的软X射线聚焦成像望远镜(WXT),其功能是发现暂现源;另一台望远镜为窄视场后随X射线望远镜(FXT),可在第一时间对发现的暴发源进行深度后随观测,由高能所负责研制。


 
 
扩展阅读:
·eXTP空间天文台:或为中国有史以来最大的国际科学合作项目
·GECAM双星计划:捕捉引力波高能辐射的天网
 
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