《“天关”卫星：开启宇宙探索新纪元》

《“天关”卫星：开启宇宙探索新纪元》一、“天关” 卫星的诞生与使命

（一）命名由来及意义

“天关” 卫星的命名承载着深厚的历史意义。公元 1054 年，我国司天监观测并记录了 “天关客星” 超新星爆发，这一事件在天文学史上留下了浓墨重彩的一笔。古代把超新星和新星这样的爆发天体称为 “客星”，1054 超新星也被称为 “天关客星”。它的记录非常详尽，对中国和世界天文学都做出了重要贡献。如今，以 “天关” 命名这颗卫星，不仅是对中国古代天文学成就的致敬，更是体现了中国人从古至今对于浩瀚宇宙一脉相承的探索精神。

（二）发射与在轨测试

2024 年 1 月，“天关” 卫星成功发射。在为期半年的在轨测试中，它展现出了卓越的性能。“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。凭借其独特的技术和强大的探测能力，它的视野能够直抵银河系外的宇宙深处。在这个过程中，“天关” 卫星成功探测到了来自 256 亿光年之外的伽马射线暴，这个距离令人惊叹。要知道，宇宙的广袤无垠使得远距离的探测极具挑战，而 “天关” 卫星能够达到如此遥远的距离，充分证明了其性能超出设计预期。同时，它还发现了前所未见的新型未知暂现天体，并获取了全天 X 射线天图，这标志着中国在空间 X 射线天文探测领域取得了显著进步。

二、卓越成就与科学发现

（一）丰富的暂现天体探测

“天关” 卫星自发射以来，在暂现天体探测方面取得了令人瞩目的成就。它成功探测到了包括恒星、白矮星、中子星、黑洞、伽马射线暴、超新星等多种类型的暂现天体。据统计，已探测到 60 例确定的暂现天体、上千例暂现天体候选体，以及 480 多例恒星耀发，探测到上百例已知天体的爆发。这些暂现天体的辐射持续时长覆盖了从几十秒到几个月，跨越了 6 个数量级。如此广泛的覆盖范围，为科学家研究宇宙中的极端天体提供了丰富的样本。

（二）新型暂现天体的发现

2024 年 4 月 8 日，“天关” 卫星发现一例暂现天体，其光谱和光变性质与目前已知的天体类型均不完全一致，可能属于一种前所未知的暂现天体类别。此次爆发的亮度增强了 300 倍，持续了仅 12 秒，随后该 X 射线天体在大约 10 天后消失。这个新型暂现天体的发现，对于拓展我们对宇宙暂现天体族群的认识以及理解极端物理过程具有重要的科学价值。

（三）首个全天 X 射线天图

基于 “天关” 卫星超宽的观测视野和超强的观测能力，科学家们获取了由中国自主研制设备观测到的首张全天 X 射线天图。这张天图的诞生标志着中国在动态宇宙的探索实现在这一领域的巨大飞跃。它为研究宇宙中的天体分布和演化提供了全新的视角，也展示了中国在空间科学领域的技术实力。

（四）遥远伽马射线暴探测

“天关” 卫星探测到最远的天体是来自 256 亿光年之外的伽马射线暴。这一发现表明了卫星探测来自遥远的早期宇宙伽玛暴的能力，为进一步理解恒星塌缩产生黑洞及相对论性喷流的物理过程提供了新的视角。该项工作是由 “天关” 科学团队主导，联合国际上多个空间和地面多波段设备的庞大国际合作团队共同完成的，彰显了 “天关” 在时域天文领域的引领作用和国际影响力。

三、独特优势与技术创新

（一）7 双 “眼睛” 的奥秘

“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。其中，6 对仿生龙虾眼的宽视场 X 射线望远镜是其独特之处。龙虾眼具有独特的光学结构，由许多小眼组成，每个小眼都能独立成像，从而形成广阔视野。“天关” 卫星借鉴这一结构，拥有了 3850 度的巨大视场，具备了在天上发现爆发源的强大能力。这种宽视场覆盖对于捕捉暂现天体至关重要，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。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。

（二）国际领先的探测能力

“天关” 卫星首次大规模运用 “龙虾眼” 微孔阵列聚焦成像技术，这一技术使得卫星的探测灵敏度和空间分辨率比国际现有同领域设备提高了一个数量级以上。宽视场 X 射线望远镜由 12 套望远镜组成，采用了龙虾眼的成像原理，它有非常独特的微孔成像，能做到宽视场的同时对宇宙中的天体进行高精度的成像。暂现源的发生随机且随时，只有用如此宽大的视场才能够去发现暂现源的天体。后随的望远镜有非常深的焦距，能对目标进行很深的观测，可以用窄视场对目标进行光变、光谱、定位观测，这种一宽一精的搭配是一种创新。凭借着这一国际领先的技术，“天关” 卫星能够发现更遥远和更微弱的信号，看得更清晰，定位更精准。例如，“天关” 卫星探测到了来自 256 亿光年之外的伽马射线暴，这个天体来自宇宙早期的伽马暴事件，“天关卫星” 看到的辐射爆发持续了接近 1000 秒，而同时其他国际上的伽马射线暴卫星探测到的只是 50 秒的一个爆发。这充分展示了 “天关” 卫星在探测能力上的卓越优势。

四、国际合作与未来展望

（一）国际合作的成果

“天关” 卫星项目由中国科学院主导，欧洲空间局、德国马普地外物理研究所、法国国家空间研究中心参与研制，充分体现了国际间在空间科学领域的合作与交流。自发射以来，“天关” 卫星已向国际天文界发送了 100 多条天文警报，这些警报如同宇宙探索的信号弹，引导着国际上地面和空间多波段设备开展后随观测。通过全球互联、数据共享，各国科学家共同探索宇宙奥秘，为人类对宇宙的认知贡献力量。例如，在对 “天关” 卫星探测到的最远天体 —— 来自 256 亿光年之外的伽马射线暴的研究中，就是由 “天关” 科学团队主导，联合国际上多个空间和地面多波段设备的庞大国际合作团队共同完成的。这一成果不仅体现了 “天关” 在时域天文领域的引领作用，也彰显了其国际影响力，为全球空间科学研究树立了典范。

（二）未来的发展方向

我国在空间科学领域的探索步伐从未停止。未来，我国还将部署研制 50 颗科学卫星。这一宏伟计划将不断壮大我国空间科学卫星阵容，推动我国空间科学创新发展驶入 “快车道”。从 “悟空” 号、“墨子号”、“慧眼”、夸父一号，再到 “天关”，我国空间科学卫星已经取得了一系列令人瞩目的成就。未来的科学卫星将继续瞄准宇宙起源、空间天气起源、生命起源等 “起源类” 重大科学问题，深入探索宇宙的奥秘。随着技术的不断进步和创新，我国空间科学卫星将在探测能力、精度和广度上实现新的突破。例如，中科院计划在未来十年发射五颗科学卫星，包括量子通讯卫星、研究暗物质、暗能量的卫星，以及科学实验的卫星等。这些卫星的发射将为我国空间科学研究提供更强大的工具和手段，进一步提升我国在国际空间科学领域的地位。同时，我国还将加强国际合作，与世界各国共同探索宇宙，分享科学成果，为人类的科学进步做出更大的贡献。