追逐引力波之光 “極目”科學衞星發射成功

本報記者 陸成寬

2020年12月10日4時14分，我國在西昌衞星發射中心用長征十一號遙九固體運載火箭將引力波暴高能電磁對應體全天監測器（GECAM）衞星發射升空，衞星順利進入預定軌道，發射任務取得圓滿成功。

作為北京懷柔綜合性國家科學中心空間科學實驗室掛牌後發射的首顆科學衞星，中國科學院與北京市人民政府共同將這顆衞星命名為“懷柔一號”。

“全天候無死角”監測宇宙中的爆發現象

引力波暴高能電磁對應體全天監測器？

這是什麼東東？

顧名思義，它的使命就是全天候監測引力波伽馬暴，尋找引力波之光。

所謂引力波，其實是物質和能量的劇烈運動和變化所產生的一種物質波。如果以水面來比喻時空，那麼引力波就可以看作是時空的漣漪。愛因斯坦一個世紀前基於廣義相對論預言了引力波的存在。

為了便於理解記憶，研究人員還給它起了個暱稱叫“極目”。

“極目”衞星的主要觀測目標包括雙緻密星併合引力波產生的高能輻射、伽馬暴、磁星爆發及快速射電暴等宇宙中的劇烈爆發現象，推動破解黑洞、中子星等緻密天體的形成和演化，以及雙緻密星併合之謎。

同時，“極目”衞星還將探測太陽耀斑、地球伽馬閃和地球電子束等日地空間高能輻射現象，為進一步研究其物理機制提供科學觀測數據。

然而，這些爆發現象在宇宙空間隨機隨時出現，且持續的時間非常短，通常是分鐘、秒乃至毫秒量級內出現。

為了捕捉宇宙中這些稍縱即逝的光，研究人員對“極目”衞星進行了專門的設計，由兩顆以共軛軌道星座佈局的微小衞星以180度相位繞着地球運行，以確保衞星的觀測不會被地球遮擋，從而實現對宇宙中的爆發現象“全天候無死角”監測。

這兩顆微小衞星也都有“乳名”，分別叫“小極”和“小目”。它們分佈於地球兩側，形成兩“極”之勢，猶如二“目”，將對黑洞、中子星等極端天體的劇烈爆發現象進行觀測，快速下傳併發布觀測警報, 引導國內外科學家利用各類望遠鏡進行後隨觀測。

未來幾年對爆發事件綜合探測能力最強衞星

別看“極目”衞星個頭小，它將是未來幾年內國際上對伽馬暴、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。

“‘極目’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向信息，將對引力波等重要事件的電磁對應體的發現、證認發揮重要作用。”“極目”衞星系統載荷總師、中國科學院高能物理研究所副研究員李新喬説。

隨着引力波天文學時代的到來，引力波探測引領了近幾年的天文觀測熱潮。引力波和與之相伴的伽馬暴都攜帶着豐富的物理信息，穿越億萬光年，向我們展現和描繪雙緻密星併合這一重大物理事件的始末。“天文學家通過多信使、多波段觀測和數據分析的手段對其中所攜帶的信息進行解讀，可以檢驗已有的理論模型並發展新的理論模型。從而揭示這一宇宙高能過程的內在規律。”李新喬説。

據瞭解，“極目”衞星由中科院空間科學（二期）先導專項部署。空間科學戰略性先導科技專項一期部署發射了“悟空”“墨子”“慧眼”“實踐十號”等科學衞星。2019年8月31日，專項二期首顆技術驗證衞星——微重力技術實驗衞星“太極一號”成功發射，邁出我國空間引力波探測奠基性的第一步。

除“太極一號”和“極目”衞星外，專項二期部署了先進天基太陽天文台（ASO-S）、愛因斯坦探針（EP）和太陽風—磁層相互作用全景成像衞星（SMILE）等空間科學衞星，將在未來3至4年內陸續發射，有望在太陽爆發活動、時域天文學、日地關係等方面取得重大原創性成果。

（科技日報北京12月10日電）