11月24日，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心召開空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)最新亮點(diǎn)成果發(fā)布會，集中發(fā)布了空間科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)在宇宙暫現(xiàn)天體、宇宙線傳播、太陽爆發(fā)等領(lǐng)域取得的系列重大科學(xué)突破。
空間科學(xué)發(fā)展多點(diǎn)突破
自2011年啟動實(shí)施，中國科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)已成功研制并發(fā)射“悟空”號、實(shí)踐十號、“墨子號”、“慧眼號”、“太極一號”、“懷柔一號”、“夸父一號”和“天關(guān)”衛(wèi)星等八項(xiàng)科學(xué)衛(wèi)星任務(wù)，取得一系列重大原創(chuàng)成果，創(chuàng)造多項(xiàng)中國第一乃至世界首次。
“作為我國首個(gè)系統(tǒng)性支持空間科學(xué)研究的計(jì)劃，專項(xiàng)標(biāo)志著我國空間科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展進(jìn)入‘快車道’，實(shí)現(xiàn)了從‘跟跑’‘并跑’到部分領(lǐng)域‘領(lǐng)跑’的歷史性跨越。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心主任、空間科學(xué)(二期)先導(dǎo)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人王赤說。
15年來，專項(xiàng)集中體現(xiàn)了科學(xué)研究不斷向“四極”方向的拓展與深化：極宏觀方面，繪制出中國自主研制設(shè)備觀測到的首個(gè)X射線全天天圖;極微觀方面，獲得迄今為止世界上最精確的宇宙射線電子、質(zhì)子、氦核和硼核能譜精細(xì)結(jié)構(gòu);極端條件方面，首次直接測量到宇宙最強(qiáng)磁場，探測到距離黑洞最近的高速噴流;極綜合交叉方面，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、技術(shù)、工程的高度融合發(fā)展。
在取得科學(xué)突破的同時(shí)，專項(xiàng)也帶動了尖端有效載荷和衛(wèi)星平臺技術(shù)的跨越式發(fā)展。
王赤介紹，我國已突破星地光路對準(zhǔn)等關(guān)鍵技術(shù)，建成國內(nèi)首個(gè)國際水準(zhǔn)的X射線標(biāo)定束線，研制出在國際上領(lǐng)先1~2個(gè)數(shù)量級的大視場、高靈敏度龍蝦眼X射線望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺與載荷的一體化設(shè)計(jì)。
值得一提的是，專項(xiàng)還積極開展全方位、多層次的國際合作，開創(chuàng)多個(gè)國際合作新范式?！袄纾⑿Αl(wèi)星是中國科學(xué)院和歐洲空間局(以下簡稱‘歐空局’)首次進(jìn)行任務(wù)級全方位、全周期的深度合作項(xiàng)目;‘天關(guān)’衛(wèi)星由中方主導(dǎo)，歐空局、德國馬普所和法國宇航局共同參與，是歐空局首次以‘機(jī)遇任務(wù)’的方式參與中國空間科學(xué)任務(wù)?！蓖醭啾硎荆ㄟ^組建國際科學(xué)團(tuán)隊(duì)、推動數(shù)據(jù)共享，我國正不斷提升科學(xué)衛(wèi)星的國際影響力與效益。
捕獲宇宙神秘信號
“‘天關(guān)’衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)持續(xù)時(shí)間長達(dá)40天的新型X射線暫現(xiàn)源EP241021a，為理解這類神秘暫現(xiàn)天體提供關(guān)鍵線索?！薄疤礻P(guān)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院國家天文臺研究員袁為民介紹，“天關(guān)”衛(wèi)星運(yùn)行于距地580公里的軌道，搭載7對高靈敏度“眼睛”，它不僅是我國首顆大視場X射線天文衛(wèi)星，更是全球探索宇宙暫現(xiàn)天體的“獵手”，為人類理解極端宇宙現(xiàn)象提供了全新視角。
“探測到銀河系內(nèi)X射線暗弱爆發(fā)EP240904a，為發(fā)現(xiàn)潛伏的恒星級黑洞開辟新途徑。在‘天關(guān)’實(shí)現(xiàn)‘自主觸發(fā)、自動后隨’后首次探測到的超軟X射線閃EP240801a，為研究伽馬暴的多樣性提供了重要線索?！痹瑸槊裱a(bǔ)充道。
“慧眼”衛(wèi)星，其專業(yè)名稱為“硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星”，但它的使命遠(yuǎn)不止于此——掃描銀河系、監(jiān)視宇宙各種高能爆發(fā)及測量黑洞自轉(zhuǎn)等，都是它的任務(wù)?！盎垩邸毙l(wèi)星首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員張雙南介紹，“慧眼”衛(wèi)星在地球大氣層的密度測量、銀河系內(nèi)黑洞吸積爆發(fā)的耀發(fā)機(jī)制、吸積毫秒脈沖星的輻射機(jī)制和表面磁場、中子星表面核燃燒的點(diǎn)火位置、最亮伽馬射線暴的最小光變時(shí)標(biāo)等方面，均已取得豐碩成果。
“懷柔一號”的定位是全天監(jiān)測引力波伽馬暴、快速射電暴高能輻射等高能天體爆發(fā)現(xiàn)象，以推動破解黑洞、中子星等致密天體的形成、演化奧秘。
說到“懷柔一號”的科研進(jìn)展，“懷柔一號”首席科學(xué)家、中國科學(xué)院高能物理研究所研究員熊少林如數(shù)家珍：發(fā)現(xiàn)致密星并合產(chǎn)生的伽馬暴中存在新的子類型，拓展了人們對引力波電磁對應(yīng)體的認(rèn)知;揭示全新的磁陀星爆發(fā)模式，對理解其爆發(fā)機(jī)制具有重要意義;通過發(fā)現(xiàn)一組獨(dú)特的周期性粒子沉降事件，深化對近地軌道空間輻射環(huán)境的認(rèn)識。
刷新對宇宙射線和太陽活動認(rèn)知
“悟空”號除了間接探測暗物質(zhì)粒子，也研究宇宙線的起源和傳播，而且它不負(fù)眾望，還首次發(fā)現(xiàn)次級宇宙線硼能譜的變硬結(jié)構(gòu)。簡單來說，就是科學(xué)家們第一次非常精確地“稱量”宇宙中一種名叫硼的粒子在不同能量下的數(shù)量，結(jié)果在一個(gè)高能量區(qū)域發(fā)現(xiàn)，這些硼粒子的數(shù)量比之前想象的要“多”一些。
究竟“多”出多少?“在國際上首次實(shí)現(xiàn)1TeV/n以上能區(qū)次級宇宙線硼能譜的精確測量，以8倍標(biāo)準(zhǔn)偏差高置信度發(fā)現(xiàn)其變硬結(jié)構(gòu)?！薄拔蚩铡碧柨茖W(xué)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院紫金山天文臺副臺長范一中解釋，硼能譜指數(shù)變化幅度是質(zhì)子、氦核等初級宇宙線能譜指數(shù)變化幅度的兩倍，表明變硬可能源于傳播效應(yīng)?！八嬖V我們，宇宙射線在銀河系里穿梭時(shí)，其傳播的物理過程可能比我們之前想的更復(fù)雜。關(guān)于硼的精確測量結(jié)果，促使科學(xué)家們?nèi)z驗(yàn)和修正現(xiàn)有的理論模型，從而更準(zhǔn)確地揭示宇宙射線在浩瀚銀河中的傳播奧秘?！?/span>
“夸父一號”是我國綜合性太陽探測專用衛(wèi)星，自2022年發(fā)射以來，已觀測到超過1800個(gè)太陽耀斑，包括高能C級耀斑、X級耀斑和M級耀斑。
“夸父一號”首席科學(xué)家代表、中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員蘇楊介紹，觀測發(fā)現(xiàn)高能C級耀斑與日冕物質(zhì)拋射的關(guān)聯(lián)率遠(yuǎn)低于基于以往結(jié)果和傳統(tǒng)模型的預(yù)期值，在127例高能C級耀斑中，僅有5例伴隨有日冕物質(zhì)拋射。“這說明，中小等級的高能太陽耀斑極少像傳統(tǒng)理論預(yù)測的那樣伴隨日冕物質(zhì)拋射，這為重新理解太陽爆發(fā)的物理過程提供了新線索。”
從“初啼”到“尋新”，布局前沿任務(wù)
王赤透露，“十五五”期間，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心將組織實(shí)施包含“鴻蒙計(jì)劃”、“夸父二號”、系外地球巡天、增強(qiáng)型X射線時(shí)變與偏振空間天文臺在內(nèi)的太空探源科學(xué)衛(wèi)星計(jì)劃，力爭在宇宙黑暗時(shí)代、太陽磁活動周、系外類地行星探測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新突破。
“鴻蒙計(jì)劃”——聆聽宇宙“嬰兒時(shí)期”啼哭?！八怯?0顆衛(wèi)星組成的低頻射電望遠(yuǎn)鏡陣列，將會飛往月球背面，以屏蔽所有地球和太陽的噪聲，捕捉來自宇宙深處的微弱信號?！蓖醭嗾f。
“夸父二號”——“直視太陽”。它將在國際上首次繞行到太陽的極區(qū)上空，“凝視”太陽的“北極”與“南極”。王赤介紹：“這里隱藏著太陽磁場活動的終極秘密。讀懂它，就能更早預(yù)知太陽風(fēng)暴的來襲，更懂我們?nèi)祟惿娴牡厍蚺c太陽的關(guān)系?！?/span>
系外地球巡天衛(wèi)星——“尋找地球2.0”?！斑@顆衛(wèi)星將巡視星河，專門尋找和地球差不多大小、處在宜居帶的‘地球2.0’。”王赤說。
增強(qiáng)型X射線時(shí)變與偏振空間天文臺——旗艦型空間天文臺。它的使命是回答極端宇宙條件下的物理規(guī)律。
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