“極目”遠眺引力波

12月10日凌晨，暱稱為“極目”的“引力波暴高能電磁對應體全天監測器”（以下簡稱GECAM）在西昌衞星發射中心發射成功。該衞星載荷總師李新喬介紹，“極目”將是幾年之內在軌運行的伽馬暴探測靈敏度最高的天文衞星，也是對磁星爆發、快速射電暴、地球伽馬閃等爆發事件綜合探測能力最強的衞星。那麼，這顆科學衞星要去看什麼？又有什麼超凡本領？

高精度及時“捕捉”引力波暴

“極目”將到天上去捕捉引力波伽馬暴等高能天體爆發現象，從而研究黑洞、中子星等緻密天體的形成和演化，以及雙緻密星併合之謎。此外，“極目”還將探測太陽耀斑、地球伽馬閃和空間粒子事件高能輻射現象，為進一步研究其物理機制提供科學觀測數據。

引力波伽馬暴是其中最重要的科學探測目標。引力波是引力引起的時空擾動，但是地面引力波探測設備的空間定位精度不高。GECAM載荷總師李新喬説：“實際上，引力波探測器所能提供的典型定位誤差有幾百平方度。這使得其他波段望遠鏡的後隨觀測受到了極大影響——即使再對引力波事件發生的距離進行一定程度的限制，在這麼大範圍內尋找與之對應的電磁信號源，對於以角分乃至角秒精度開展觀測的望遠鏡來説無異於大海撈針。”

因此，科學家需要一台能夠及時以較高精度給出引力波暴發生方位的衞星——GECAM衞星應運而生。李新喬介紹：“GECAM衞星可以對和引力波暴幾乎同時發生的同源伽馬暴的能譜和光變進行連續高精度觀測，同時可以給出精度較高的引力波事件的方位信息，把地面引力波探測設備定位的幾十到上百平方度範圍縮小到平方度量級。這將有助於空間及地面其他波段的觀測設備更好地確定其對應天體源，並開展後隨觀測。”

永不見面的“孿生兄妹”

GECAM科學應用系統副總師鄭世界介紹，“極目”的兩顆衞星上天后會逐漸分開，分處於地球的兩端，與地心始終保持三點一線，相互之間沒有直接通信，成為一對永不再見面的“孿生兄妹”。

鄭世界説：“即使兩顆衞星看到了同一個爆發，也只能向地面報告自己的結果，卻不知道自己的‘哥哥’或‘妹妹’是否也看到了。在地面上，我們可以清晰地掌握兩顆衞星的觀測情況，就可以做更精確的分析。如果兩顆衞星看到了同一個爆發，有了更多的探測數據，相當於我們的探測器增大了。想象一下，探測器的面積變為原來的兩倍，其探測靈敏度會提高1.4倍，其定位誤差也會大大減小。另外，利用李惕碚院士提出的MCCF（改進的交叉相關）算法，我們可以通過測量GECAM兩顆星探測的時間延遲情況來對該對應體給出更精確的定位。”

除此之外，兩顆衞星上都安裝了多隻靈敏的“眼睛”——伽馬射線探測器，這些探測器讓“極目”實現了全時全天的視場覆蓋，能夠看得廣、看得多。不僅如此，這顆衞星的“視力”也不錯，李新喬説：“GECAM衞星選擇了相對較小的29度傾角，約600千米高的圓軌道，這樣可以較好地避開地球輻射帶和南大西洋異常區等背景信號過高的區域。同時，GECAM衞星載荷探測器自身產生的背景信號也保持在較低水平。加之單顆衞星探測器的總探測面積超過了1100平方釐米，保證了其對弱天體源光子信號的收集和探測能力。”

發射成功只是科學衞星成功的第一步，收集數據才是接下來的重頭戲。期待“極目”能在太空有更豐富的收穫，助力我國科學家取得更多重大原創性成果。