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新华社北京6月19日电(记者屈婷、全晓书、喻菲)这是中国空间科学的“光荣时刻”:硬X射线调制望远镜(HXMT)被稳稳放置在太空,将展开对银河系的巡天扫描,去探究最前沿、热门的宇宙之谜:黑洞、脉冲星、伽马暴……

这也是一群高能天体物理学家梦想成真的时刻:作为中国空间科学先导专项中最贵、最重、科学仪器最多的卫星,HXMT将改变空间高能天文研究长期依赖国外卫星观测数据的状况。

《科学》杂志的记者曾在采访中问HXMT首席科学家张双南当年为什么选择回国,他回答说:“在国外的教科书上看不到中国科学家的贡献,这让我很难受,我要改变这种状况。”

这句话几乎是三代中国天体物理学家在近百年时光里的“标准回答”。正是他们用智慧、青春乃至生命培育的“沃土”,让这颗负笈西学求来的“科学种子”不断发芽、生长:根茎追逐着物质世界最微小的粒子,枝干指向以光年计算的宇宙大尺度观测。

星辰大海路迢迢,参天大树待长成。

“我们有何泽慧!”

何泽慧

  何泽慧

HXMT卫星被命名为“慧眼”,除了寓意着中国在太空“独具慧眼”以外,同时也为了纪念中国已故核物理学家何泽慧院士。

在HXMT立项面临困难的情况下,2009年5月和8月,正是何泽慧两次致信国家领导人,请求关心HXMT项目,“使我国抓住利用方法的原始创新,在一个新的领域取得突破的机会。”

原来,上世纪七八十年代发射的X射线太空望远镜普遍采用一种昂贵、复杂的编码成像方法。这种方法不仅耗资巨大,而且需要制造出工业上接近光滑极限的镜面,这是当时的中国做不到的。

在这种情况下,年轻的物理学家李惕碚和吴枚在90年代初提出一种名为“直接解调”的成像方法,利用简单的准直探测器扫描数据就能进行高分辨率成像,并基于此提出了HXMT的构想。

但是,这种新方法在提出之初因为“太过神奇”,甚至被怀疑是“弄虚作假”。经过十年左右的理论、实验和数据分析工作,“直接解调”方法才被国内外学者逐渐接受。

但何泽慧几乎是第一时间就给予了全力支持,这件事让78岁的中国科学院院士、清华大学天体物理中心主任李惕碚感怀至今。他说,支持一个全新的研究领域,对何泽慧这样成就斐然的科学家是要冒“丢脸”的风险的。

何泽慧是一位物理学界的“奇女子”,也是中国科学院第一位女院士。她和“两弹一星”元勋钱三强是中国近现代科学界享誉世界的伉俪。

1973年,中国科学院高能物理研究所成立后,何泽慧担任副所长。1978年,所里一些年轻人提出想开展空间天文观测。何泽慧一听就兴致盎然,认为这是一个全新的科学“生长点”。

上世纪80年代,这批年轻物理学家用高空气球,搭载空间硬X射线探测器去开展观测。何泽慧的学生马宇蒨和姜鲁华记得,每次发放气球时,多在七、八月,天气非常炎热,但何泽慧每场必到,短则几小时,长则半天,以示支持。

她最为看重学术思想的创新。李惕碚回忆:“当‘直接解调’成像方法取得初步成果的时候,何泽慧和钱三强先生就来到实验室了解相关情况,给我们以热情的鼓励。”

年少时,何泽慧立志“静默地想办法救国”;在声名鹊起时,她毅然回到百废待兴的新中国;到了她为人师长时,在每一个科学探索的“关键时刻”,李惕碚说:“我们有何泽慧!”

“第一颗卫星,我们要尽量自己做”

从1993年提出HXMT卫星的设想,到2011年正式立项,18年过去了。“基于扫描观测和‘直接解调’成像方法的大天区、高灵敏成像技术优势依然存在!”李惕碚用一切机会和渠道,四处解释和呼吁。

他的学生、HXMT卫星有效载荷总设计师卢方军看到“老师那么大年纪还在为这件事操心”,也中断在美国的博士后研究,选择正式加入HXMT项目。

卢方军

  卢方军

同样,当李惕碚提出希望张双南能帮助他研制这颗卫星时,已经在NASA工作并成为“学术新星”的张双南欣然归国。

作为一颗复杂的空间科学卫星,HXMT研制的每一步都历尽艰险:探测器频频被污染、电子学系统工作失常……引发这些问题的原因往往纤毫如发,排查和解决要花去数月甚至半年以上的时间。

这其中,很多都是自主研制带来的问题。作为国产化的积极提倡者,卢方军坦言,自主研制不是一条捷径,特别是在国家工业水平还比较粗放的条件下“白手起家”,会遭遇很多意想不到的困难;但是从学科发展和实验室建设的角度来说,却是非常有价值的。

比如,在卫星准备装机上天的“正样”阶段,就发生过一次重大“险情”:卫星上的高压模块在严酷的空间环境筛选试验中,可能因为反复的热胀冷缩导致焊点“疲劳”开裂,造成功能受损。怎么修?连生产模块的意大利厂家也不知道。

眼看一个细节就要导致长时间的延迟,不理解的声音也随之而来。“当时非常着急!”卢方军回忆说,但HXMT卫星有效载荷副总设计师徐玉朋“特别冷静”,找了各种各样的资料进行研究,最后尝试把高压模块上的一些“硬连接”变成“软连接”,终于解决了这个问题。

“第一颗卫星,我们要尽量自己做,先把套路熟悉了,以后的卫星再去考虑国际合作。否则,一上来就合作,别人说什么是什么,我们都无从判断。”卢方军说。

“这颗卫星,是一生中值得回望的山峰”

从起草项目建议书到组织任务实施,卢方军“日夜都在琢磨,往往整夜睡不着觉”。结果,连续的疲劳和“排山倒海般的压力”使他两次患上了荨麻疹,一到天热就犯病,必须吃药才能控制。压力最大时,卢方军“一个人背着相机背着水,在山里转悠”,以摄影来纾解身心。

在他的办公室里,大约400年前一颗恒星爆发后留下的遗迹被打印成两张色彩绚丽的图片,静静地贴在桌子上方,仿佛时刻提醒着主人不要忘记那开在宇宙深处的花朵。

HXMT卫星的中能望远镜团队自主研制的硅—PIN探测器性能达到国际先进水平。

  HXMT卫星的中能望远镜团队自主研制的硅—PIN探测器性能达到国际先进水平。

在接手HXMT项目之前,卢方军一直在做超新星遗迹的研究工作。中断在美国的博士后研究回来时,一些科学家同行奉劝他不要做硬件,告诫他研制仪器周期太长,会耽误科学产出。

事实上,在为HXMT忙碌的日子里,卢方军的确无暇顾及原来的研究课题,只是零零星星地发表了几篇论文。

HXMT上天后要发挥作用,还有赖于一项重要的“标定”工作。什么是“标定”?中低能X射线标定装置主任设计师陈玉鹏打了一个比方,就好比给探测器的各项性能提供一把“标尺”,这样全球科学家就能根据它来“修正”观测数据,提高观测精度。

由于X射线的光斑很小,只能把探测器一点一点地对准光斑,每次标一个像素点。每个像素点,要测30个能量值。对于HXMT这么宽广的波段范围,工作量之大可想而知!尽管已经做了简化,这项繁琐而精细的基础工作,陈玉鹏和团队一做就是3年。

“从个人来讲,或许是有点吃亏。”卢方军说,但发表文章带来的个人成就感是无法和这颗卫星的成功相提并论的,因为后者凝聚了几代科学家的努力和一个团队持续十几年的奋斗,对中国高能天体物理的发展有着重大意义。

“这一辈子,当你回首往事的时候,看得见的是山峰,而不是平地。HXMT,肯定是我人生中的一座山峰,而且是迄今为止最高的山峰。”卢方军说。


来源:嘉兴在线—嘉兴日报    作者:摄影 记者 冯玉坤    编辑:李源    责任编辑:胡金波
 
 
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