“宇宙焰火”的捕手来了

爱因斯坦探针（EP）卫星示意图。本文图片均由中国科学院国家天文台提供

中青报·中青网记者 杨洁

爱因斯坦探针发送到太空140多天后。（EP）卫星正在执行它的使命——观察宇宙中的剧烈爆发，抓住转瞬即逝的“宇宙烟火”。

一月九日，爱因斯坦探针卫星在中国成功发射并引起关注。

爱因斯坦探针卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民坐在卫星科学运营室里，面色紧张。“即使地面上有很多测试，太空也是一个非常恶劣的环境，一切都会发生。”他称之为“战争”。“每天都是战争，每个人都在战斗。”

4月底，爱因斯坦探针卫星任务发布了爱因斯坦探针卫星捕获的第一批在轨探测图像——11幅“宇宙烟花”，向全世界公布。

“我们来自无人区。”袁为民说，项目团队的平均年龄是35岁。正是依靠这支年轻的团队，这颗配备“宽视场X射线望远镜”和“随后X射线望远镜”的卫星才得以成功开发并在轨道上运行。这颗卫星也首次在世界范围内实现了大规模“龙虾眼”微孔阵列聚焦成像技术的在轨应用。

爱因斯坦探针卫星承载了中国多项自主研发技术，为中国天文界的X射线巡天监测带来了革命性的突破。

爱因斯坦探针（EP）卫星队在发射场的照片。

"去人类看不见的地方"

“当我们仰望星空时，星空总是给人一种安静而深刻的感觉。但这也是一种错觉。事实上，天体在不断变化。最极端的是暂时出现天体和天体的爆发现象。”在袁为民看来，天空中不仅有不断发光的星星，还有各种突如其来的爆发现象。然而，他们的生命是短暂的，转瞬即逝的，被天文学界称为暂现源，也被称为“宇宙烟火”。

当人类无法知道“宇宙烟花”会在什么时候、什么位置出现时，只能编织更大的网络，让“眼睛”的视野更加开阔，从而捕捉“宇宙烟花”的美。

爱因斯坦探针卫星的使命是在X射线波段进行快速巡天监测，以更高的国际探测灵敏度和空间分辨率。

具体来说，有三个使命:一是发现X射线剧变或暂现天体，监测天体活性；二是发现和探索宇宙中沉默黑洞的光泽；第三，探索引力波事件的X射线信号。

科学家们练就了一双“看得远，看得广”的眼睛，以实现使命，探测变幻莫测的“宇宙焰火”。

在爱因斯坦探针卫星上，“宽视场X射线望远镜”的视场可达3600平方米，具有灵敏度高、空间分辨率高的特点。另一只“眼睛”——“随X射线望远镜”有更大的光子收集有效面积，从而提高定位精度和空间分辨率。

袁为民解释说，爱因斯坦探针卫星的任务是自动探测临时源。一旦发现，需要能够自动触发卫星的快速移动，并迅速将“随后X射线望远镜”指向目标。他说:“我们需要在临时源检测几分钟后，进行‘随后X射线望远镜’观测，并快速下传报警信息。”

袁为民把爱因斯坦探针卫星的形状比作一朵莲花，“后随X射线望远镜”是 “雄蕊”和“宽视场X射线望远镜”是12个“花瓣”，而整个爱因斯坦探针卫星是一朵绽放在宇宙中的“花朵”，静静地等待着宇宙中寂静黑暗的“烟花”。

袁为民说：“我们要去人类看不见的地方。

爱因斯坦探针（EP）卫星队在发射场的照片。

经过13年的技术创新之路

这条无法回头的星辰之路，他们只能穿越无人区。

早在2010年，中国科学院国家天文台就开始探索微孔“龙虾眼”X射线成像技术的研究。考虑到如果从国外购买类似的设备，不仅价格昂贵，而且在国外对中国技术不开放。自主创新是克服“龙虾眼”X射线成像技术和CMOS(图像感光元件-记者注)探测器技术的必由之路。

爱因斯坦探针卫星团队面临的第一个问题是，开发龙虾眼望远镜所需的微孔成像器件价格昂贵，难以满足数量和质量的要求。

爱因斯坦探针卫星首席科学家助理、中国科学院国家天文台研究员、“宽视场X射线望远镜”开发团队负责人张臣介绍:爱因斯坦探针卫星上有12片“花瓣”。每个花瓣上都有36个“龙虾眼”微孔成像器。每个微孔成像器的厚度只有两毫米，但是有两百万个微孔，每个微孔都需要指向同一球形。镀上能反射X射线的金属，在微孔成像器表面。另外，微孔壁的光滑度和光洁度要求极高。他说：“这对我们的研发工作提出了巨大的挑战。”

张臣算了一笔账。从国外进口这批设备，一个微孔成像器要花25万元，相当于一辆车的价格。建造爱因斯坦探针卫星需要432个微孔成像器，成本高达上亿元。

独立研发是必须的。13年过去了，关键的细节不能一一告诉外界，但失败的痛苦在成功的那一刻被消除了。这支年轻的团队集中力量克服了“龙虾眼”X射线成像技术，通过了测试，实现了产品的产量化。

但是自主研发的难度远不止于此。另外一个难点是要为爱因斯坦探针卫星制作“视网膜”。中国科学院国家天文台研究员爱因斯坦探针卫星“宽视场X射线望远镜”仪器科学家凌志兴说:“起初，团队试图使用气体探测器，但成本昂贵，太空中有许多灰尘，这将导致气体泄漏和安全隐患。“实验结束后，该团队首次将大阵列CMOS传感器应用于空间X射线天文探测，创造了国际先例，完成了X射线天文探测技术的突破，使用了CMOS作为空间X射线探测器。

中国科学院高能物理研究所研究员陈勇是爱因斯坦探头卫星载荷“X射线望远镜”的负责人。在他看来，数据处理是获取优质卫星数据的关键一步，我们应该掌握数据深度处理的核心技术。

陈勇说：“我们必须独立研究，不能受他人的约束。

第一例报告的X射线暂现源是“宽视场X射线望远镜”检测出来的。

涂胶填缝的科学家

一件伟大的事源于无数不起眼的细节。

1981年出生的科学家张臣，曾经是爱因斯坦探针卫星项目的“风险因素”。在一次项目评估中，评估专家提出了一个严肃的问题，“你有一个很大的风险，那就是人员风险。”因为张臣是唯一能掌握某项核心技术的人，如果他有问题，就无法继续下去。

这个独特的科学家有一个特殊的任务：涂胶填缝。此前，经过多年的调试和组装，张臣带领几名团队成员搭建了一套“宽视场X射线望远镜”龙虾眼光学系统的自动安装设备。但是，在自动化设备安装了“宽视场X射线望远镜”后，镜头和桁架之间会有一个非常小的缝隙，这是机器无法填充的，只能通过手工的愚蠢方式来完成。所以，长期以来，张臣为自己安排的工作是：涂胶填缝。

这项工作枯燥而重复，看似没有技术含量，但却是一项完全不能出错的细致工作。对于一个空间项目来说，任何细节的偏差都可能导致整个项目的失败。张臣经常半夜钻在实验室，埋头在镜头上涂胶水。

一位不知情的财务内部审计专家向国家天文台反馈，称爱因斯坦探针卫星团队在短时间内购买了大量价格昂贵、保质期极短、用途极窄的胶水，并质疑为什么大量使用胶水是否会造成资金浪费。

了解情况后，中国科学院国家天文台纪委书记欧云告诉对方:“我们的科学家张臣正在用这种胶水填充望远镜的镜片。”

袁为民多次感慨：“爱因斯坦探针项目可以没有我，但是没有这些年轻人是不可能的。”

从2011年开始，爱因斯坦探针卫星团队开始探索X射线全天监视器XASM在中国空间站的研发；到2013年，形成了爱因斯坦探针卫星的建议；到2023年12月，爱因斯坦探针卫星就准备好了，等待“宇宙之旅”。

“13年磨一剑，13年磨一心。”袁为民感叹:“我们的梦想成了一群人的梦想，成了越来越多人的梦想，从一开始只有三个人的“草台团队”，到一个10多人的小团队，再到几百人的团队。”

睁开眼睛看着宇宙的“首光”

在爱因斯坦探针卫星上天之前，中国科学院上海科技物理研究所的团队成员、90后马啸浩和陈异凡需要为“宽视场X射线望远镜”取下保护罩，为飞翔太空做最后的准备。

这个任务可能比13年的科学研究要小得多。事实上，却步步惊险。

在发射之前，发射场下起了雨，这给卫星上天带来了挑战。宽视场X射线望远镜对清洁度要求很高，所以它的保护盖要等到卫星发射前才能去除。要和卫星“告别”， 发射前几个小时，两个年轻人站在七层楼高的塔架上，通过“钓鱼”从卫星整流罩的一个小窗口取下了“宽视场X射线望远镜”的12个保护盖。他说：“这不仅要求年轻人胆大心细，而且要有足够的勇气和责任感。”袁为民说。

爱因斯坦探针卫星于1月9日15时03分在我国西昌成功发射。在青云之上，火箭队的余烟在天空中留下了一个美丽的“中国龙”图案。90后孙惠，中国科学院国家天文台助理研究员，爱因斯坦探针卫星科学中心，在发射现场流下了眼泪。驻扎在Xi安卫星测控中心，国家天文台博士后、爱因斯坦探针卫星科学中心90后刘禾阳看到卫星进入轨道后，深深松了一口气，悬在心里的石头落地了。

爱因斯坦探针卫星在发射10天后，也就是1月19日，逐渐“睁开眼睛”，看到了第一缕光。

四月二十七日，爱因斯坦探针卫星发布了一系列“成绩单”：自2024年1月发射入轨以来，获得了多组宇宙天体的X射线科学观测数据，已发现17个新的暂现源，168个恒星耀发，10多份全球电报。在世界范围内，最大的光学指导（Keck） 和射电（VLA）、空间X 射线（Chandra）等待多个望远镜进行后随观测。

然而，步伐仍然无法停止。中国科学院国家天文台研究员、爱因斯坦探针卫星科学应用系统总师刘元和他的同事不得不不断分析日常观察数据，完成数据的整合和翻译。

下一步，爱因斯坦探针卫星将继续按照既定计划进行轨道测试，捕捉宇宙中转瞬即逝的“烟花”，为高能时域的天文学观察和研究做出重要贡献。

“我们选择了从未有人走过的道路，希望看到人类从未见过的风景。因此，这注定充满了艰辛和挑战。”袁为民说:“幸运的是，我们有一群理想的年轻人，他们是中国空间科学的未来和希望。”

编辑:邱晨辉，梁国胜，王国强，谢宛霏。

来源：中国青年报