昨天的朋友圈，再次被引力波刷屏。
LIGO和Virgo首次發現雙中子星并合引力波，并發現該引力波事件的電磁對應體。
此次僅有4臺X射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區，而我國剛上天試運行2個月的“慧眼”HXMT望遠鏡，就是其中之一，功不可沒。
硬X射線調制望遠鏡衛星“慧眼”是我國第一顆X射線天文望遠鏡衛星，開辟了通過宇宙探索新窗口尋求物理科學突破的新紀元。因為它趕在美國NASA“超越愛因斯坦計劃”黑洞發現者之前上天，也成為國際上發現黑洞的一大利器。
正如美國“超越愛因斯坦計劃”新一代黑洞發現者候選項目EXIST首席科學家所說：“中國硬X射線調制望遠鏡衛星，將是今后這段時期中研究黑洞動力學過程獨一無二的，是X射線天文學發展史上的一座里程碑。”
在中國“慧眼”之前，國際上已有7顆同類型衛星，但這位“太空新秀”身懷的絕技，仍然讓人對其寄予厚望。
直接解調方法反演成像技術：
睜開大眼后便不再閉上
細究“慧眼”即硬X射線調制望遠鏡衛星的名字，其中“調制”二字讓很多人不解。硬X射線調制衛星系統載荷分系統專家、中科院高能所研究員宋黎明告訴記者，這是中國科學家提出的一種原創性設計理念，用簡單成熟的硬件技術便可實現高分辨和高靈敏度硬X射線成像觀測。
與歐美的編碼孔徑成像技術不同，“慧眼”采用的是直接解調方法反演成像技術。宋黎明說，與復雜、昂貴的編碼孔徑成像系統相比，直接解調方法具有簡單準確的優勢。由于更充分地利用了數據中有關測量對象和測量儀器的信息，同樣的數據經“直接解調”方法可以得到比傳統方法好得多的反演結果，分辨率高，同時噪音干擾被有效抑制，背景異常干凈，可以極大提高探測定位的精度。
他說，這些讓“慧眼”進入太空后就會睜開明亮的大眼，24小時分秒必爭，全天時觀測天文現象。
數據傳輸分系統：
一場“沒有關機重啟”的直播
針對“需要數據傳輸分系統4年不間斷工作”的“慧眼”來說，關機重啟就意味著數據中斷，太空信使的任務目標就無法實現。
于是，科研人員給“慧眼”配了一名專屬的“太空信使”——數據傳輸分系統，它的主要功能是將硬X射線望遠鏡搜集到的數據，實時傳輸到數據記錄系統或通過無線方式傳輸到地面接收站。
我國硬X射線調制望遠鏡衛星將在軌服役4年，這就意味著數據傳輸分系統也將在軌不間斷地工作4年。
太空中的強輻射對衛星的敏感器件來說可是“致命殺手”。還有“單粒子翻轉”對衛星芯片等產品的影響要復雜和艱難得多。
所謂單粒子翻轉，是指宇宙中單個高能粒子射入半導體器件靈敏區，使器件邏輯狀態翻轉的現象。許興說，衛星和地面計算機一樣，數據均是采用二進制的“0”“1”來存儲、傳輸和讀取。單粒子不定期來襲時，數據傳輸分系統的某些器件一旦受到高能單粒子的撞擊，就會使存儲的“0”變成“1”，或者“1”變為“0”，導致數據嚴重錯誤，重者會導致傳輸中斷，更別說正確解讀、實時傳輸天文數據了。
航天科技集團五院設計師便將重要數據分別存儲3次，如果數據被高能單粒子這個“細菌”篡改，系統會根據另外兩個沒有被改變的數據，進行自我修復。
多項熱控技術：
把大象放進冰箱里需要幾步
從值守的位置來看，“慧眼”要在距離地面550千米的高度上運行，屬于低軌運行，也意味著這顆衛星要遭受來自太陽、地球和月亮三方面的影響。
“慧眼”承載了中、高、低能望遠鏡，這些靈敏的儀器設備需要在-60℃到-80℃的低溫下才能進行可靠的工作，而且必須確保望遠鏡不見太陽，“直射斜射都不行，以免輻射增溫，增加探測器的噪聲”。
這項工作有多難，科研人員打了一個形象的比方：把大象放進冰箱里需要幾步？
打開冰箱，塞進去，關上冰箱，這是一開始只有“高能”探測器的方案。但如今多了“中能”和“低能”的，就好比大象的不同部位，喜歡上了不同的溫度，就需要將整只大象同時放進一個三開門的冰箱里。
想要讓“大象心情愉悅”，航天科技集團五院專家告訴記者，科研人員不但運用了多級隔熱措施保護控制漏熱、國內技術數一數二的深冷熱管技術、梯度溫度加熱實現防污染控制等聽上去酷炫的“黑科技”，還很溫馨地給衛星戴上了一頂“太陽帽”——遮陽板。
“有了這個遮陽板，陽光永遠只能從遮陽板這一面過來”。可以想象，當衛星運行到太陽和地球之間時，它的視場會受到較大限制。此外，這位專家還告訴記者，科研團隊還采取主動和被動控溫相結合的方法，采取多極隔熱、深冷熱管技術以及優化觀測狀態等手段，多管齊下，盡可能滿足衛星中“乘客”即有效載荷的苛刻需求。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
