科普:我國今年底發射的「愛因斯坦探針衛星」原理、以及未來用途

彧蔚 發佈 2024-03-12T20:54:43.392567+00:00

3月16日,新華社報導稱,在今年的第35屆全國空間探測學術研討會上,中科院國家天文台研究員袁為民對外宣稱,中國將在今年年底前,發射一顆「愛因斯坦探針」衛星,用於研究宇宙各類引力波射線,洞悉黑洞的形成和發展。

3月16日,新華社報導稱,在今年的第35屆全國空間探測學術研討會上,中科院國家天文台研究員袁為民對外宣稱,中國將在今年年底前,發射一顆「愛因斯坦探針」衛星,用於研究宇宙各類引力波射線,洞悉黑洞的形成和發展。

可能很多人和我一樣懵懂,對我國計劃今年年底前發射的「愛因斯坦探針」衛星是什麼、該衛星和愛因斯坦又有什麼關係很是好奇?

首先我國今年年底前計劃發射的愛因斯坦探針衛星,本質上和愛因斯坦一毛錢關係都沒有,最多只能算是有半毛線關係。因為該衛星的全稱是「引力波暴高能電磁對應體全天檢測器」,主要目的也是用來對宇宙中的各類引力波和高能射線進行X射線探測的天文衛星。而其研究的方向恰好是愛因斯坦提出的「廣義相對論」一部分,所以為了更為直觀的說明,我國將該類衛星稱為「愛因斯坦探針衛星」。

什麼是愛因斯坦探針衛星:

之前包括我國在內的多個具備航天實力的國家,都在先後發射各類空間探測衛星,洞悉宇宙的誕生、空間的形成、以及黑洞的發展演變,但限於探測器在探測原理、探測性能等多方面的限制,我們雖然已經初步了解了宇宙的誕生、黑洞的形成等諸多宇宙奧秘,但對於更深層次的宇宙起源、演變、黑洞的誕生、演變還都處於未知層面。

所以為了獲得更多的宇宙奧秘,國際社會上早在2005年就提出了利用愛因斯坦狹義相對論原理,進行空間探測探測器研發的建議。而其主要目標就是發射專業空間探測器,研究宇宙中的高能天體現象,如黑洞、中子星以及伽馬射線暴等,通過對這些現象的觀測和研究,更好地了解宇宙的起源、演化以及黑洞和其他高能天體的性質和行為。

原理是什麼?

愛因斯坦探針衛星是通過搭載的各類寬視場望遠鏡和後隨望遠鏡組成的空間引力探測模組,實現對宇宙更遠、更黑區域的針對性探測來了解宇宙的起源、演化以及黑洞和其他高能天體的。

其中最為關鍵的寬視場望遠鏡為了獲得更黑、更遠宇宙的射線反饋,在成像原理上首次採用了類似龍蝦眼睛多層結構聚焦成像原理,來同時實現超大觀測視野和更高的探測靈敏度。同時後隨望遠鏡主要由分布在衛星平台各處的12個子望遠鏡共同聚焦成一個空間整體,來實現對宇宙大視場的凝視高清成像探測和軟X射線波段進行大視場、高靈敏度、快速時域巡天監測。

中國在這方面的研究:

關於愛因斯坦探針衛星的研發,中科院在2017年就已經正式立項,開始研製專用於空間引力波、軟X射線探測衛星。且根據此前報導稱,該類衛星早在2010年就已經開始研發準備,並在2017年正式批量立項後,2022年7月測試成功,而且預計發射時間會在今年11月5日前後,由長征四號丙型運載火箭在太原航天發射中心發射升空。

當然為了提前進行相關核心技術的驗證,我國在2020年7月25日,由長征四號乙型運載火箭從太原航天發射中心發射資源03衛星時,也以伴隨的方式發射了質量只有380千克重的龍蝦眼X射線探測試驗衛星。

中國為何要進行這類研究:

愛因斯坦探針衛星在今年年底發射升空後,將主要探測空間軟X射線黑洞、伽馬射線暴、中子星的演變等宇宙星體變化。其中對各種黑洞的探測除了能夠了解恆星質量黑洞到超大質量黑洞的區別,同時也能根據這些差異變化,揭示不同黑洞的起源、演化過程以及與周圍環境的相互作用。

而航天發展一直和人類的科技發展脫離不開關聯,像現如今很多民用、醫用、商用技術最早都是航天技術轉變而來,而我國今年年底發射升空的「愛因斯坦探針」衛星未來的民用發展也非常重要和廣泛。

比如龍蝦眼結構的X射線衛星,相比傳統X射線衛星擁有視野更廣、視場更為寬泛,且體積和重量都非常小巧。那麼在民用災害救援、醫療領域就可以藉助龍蝦眼的多結構、多重感光反射射線原理,提高感應距離和感應精準度,輕鬆看透混凝土牆壁、木材、鋼板背後的物體成像,提高自然災害救援時的發現率。同時在醫療領域也可以藉助龍蝦眼的更大更寬泛視場優勢,提升人體成像精度。

關鍵字: