在浩瀚的宇宙舞台上，无数神秘而壮丽的天文奇观不断上演。时间拨至2025年2月19日，一则重磅消息从《天体物理杂志快报》中传来：我国的“天关”卫星，在距离地球不远的小麦哲伦星系，成功捕捉到了罕见的X射线双星系统。这对天体组合由一颗恒星和一颗白矮星组成，科学家们首次能够全程追踪这一奇特双星系统从X射线突然爆发到逐渐消退的全过程，为探索大质量恒星的相互作用与演化，提供了第一手资料，也充分印证了“天关”卫星在捕捉宇宙中转瞬即逝的新型X射线源方面，具有独特的能力。同时，“天关”卫星及其独特的“龙虾眼”配置，也迅速成为人们关注的焦点。
“天关”出鞘：逐梦星河
“天关”卫星，又名爱因斯坦探针卫星，是我国第一颗面向时域天文学的X射线成像天文卫星。之所以将其命名为“爱因斯坦探针”，是因为它肩负着探测黑洞、引力波等爱因斯坦相对论中重要预言天体的任务，而“天关”这一富有历史底蕴的名字，则要追溯到中国北宋至和元年（1054年），当时司天监详尽观测记录了“天关客星”超新星爆发，这个天文学史上的重要事件，彰显了中国在超新星爆发观测领域的深厚积淀，也为此卫星赋予了独特的文化内涵。
2024年1月9日15时03分，“天关”卫星在西昌卫星发射中心，搭乘长征二号丙运载火箭发射升空。
自运行以来，“天关”卫星发现了多个新的暂现源（指在短时间内出现，然后很快消失的天体）。其中，一个被命名为EP240904a的天体，极有可能是新的恒星级黑洞候选体或中子星，这一发现，为研究银河系内致密天体的形成与演化，提供了宝贵的线索。此外，“天关”卫星还在双星系统中，发现了多个新的中子星和白矮星，并实时监测到多个已知黑洞、中子星和白矮星双星系统的爆发，让我们对双星系统的演化过程，有了更深入的了解。
对更为遥远的宇宙深处的探测，“天关”卫星同样表现卓越。它成功发现了一例正在发生的中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件EP240222a，实现了中国自主天文观测设备在该领域零的突破，填补了我国在这一领域的空白。2025年1月，“天关”卫星再次取得重大突破，观测到一例产生于约125亿光年之外的伽马暴EP240315a，这是人类首次探测到宇宙早期爆发现象的软X射线信号，为我们打开了一扇研究早期宇宙的新窗口，让我们有机会窥探宇宙诞生初期的奥秘。
“龙虾眼”：科技与自然的神奇结晶
“天关”卫星之所以能在宇宙探索中取得如此辉煌的成就，其核心载荷——宽视场X射线望远镜，也就是“龙虾眼”望远镜，发挥了至关重要的作用。
“龙虾眼”望远镜的研发灵感，源自生物学家对龙虾眼睛结构的奇妙发现。龙虾的眼睛构造独特，由许多方孔形的微型管道组成，这些管道壁光滑无比，且都精确地指向同一球心。这一巧妙的设计，使得来自不同方向的光线，在小方孔内经过反射后，能够精准地汇聚到龙虾的视网膜上，让龙虾在复杂的海洋环境中，拥有出色的视觉能力。1979年，美国科学家从龙虾眼睛的独特构造中获得启发，提出了模拟龙虾眼制造望远镜的设想，试图让X射线通过反射聚焦成像。然而，由于这一技术涉及众多复杂的难题，在提出后的很长一段时间里，都仅仅停留在理论阶段，未能实现实质性的突破。
2009年，在中国科学院国家天文台研究员张臣的带领下，我国正式开启了“龙虾眼”望远镜的研制征程。在研究初期，我国在这一领域几乎没有实践经验可供借鉴，技术类文献中对于关键技术细节的描述也十分有限。研发团队犹如在黑暗中摸索前行，每一步都充满了艰辛与挑战，需要在短短一年内，完成“龙虾眼”望远镜12个镜头从生产、组装到测试的全部工作。镜片作为望远镜的核心组件，其制造工艺的好坏，直接影响着望远镜的性能。经过无数次的试验与改进，成功攻克了成像光斑不圆等技术难题，为望远镜的高质量制造，奠定了坚实的基础。
由于“龙虾眼”望远镜的镜片极其柔软，轻轻触碰就可能导致变形，而镜头装配对精度的要求极高，垂直方向上镜片间的误差必须控制在一微米以内，同时还要确保镜片在火箭发射时的强烈震动下，依然能够保持稳固。为了解决镜片变形问题，张臣团队创新性地对每个部分采用不同的胶接策略，大大提高了工艺验证效率。此外，团队还搭建了一整套自动化装调设备，通过特殊设计的夹具和精密机械手进行装配，确保镜片的稳定性和精度。
与常规的X射线聚焦望远镜相比，“龙虾眼”望远镜具有无可比拟的优势，它的视场可达到约1.5万个月亮那么大，相当于全天面积（指以观测者为中心，以任意长为半径的一个假想球体的总面积。）的1/12。这使得“龙虾眼”望远镜在国际上首次实现了大视场全天监测和X射线聚焦成像的完美结合，能够高效地监测天体的X射线变化，为科学家们提供更为全面、准确的宇宙信息。
时域天文学：探索动态宇宙的新征程
时域天文学，作为天体物理学领域的新兴前沿学科，它专注于研究天体的暂现和爆发现象，试图揭开宇宙在时间维度上的秘密。暂现源和剧烈爆发天体，作为时域天文学的主要研究对象，充满了神秘色彩。暂现源如同宇宙中的过客，在短时间内突然出现，然后迅速消失；剧烈爆发天体则像是宇宙中的烟火，在瞬间释放出巨大的能量，亮度呈数量级式增长。
由于这类突发性事件在时间和空间上都具有极强的随机性，难以预测，因此，若要及时捕获它们的信号，就需要配备大视场的望远镜，进行高频率的全天监测。目前在轨运行的X射线大视场监测设备，如美国宇航局的Swift/BAT和日本宇航局搭载在国际空间站上的MAXI全天X射线监视器，主要工作在中等和硬X射线波段，在软X射线波段，一直缺乏有效的全天监测设备。而“天关”卫星的“龙虾眼”望远镜，恰好填补了这一空白，为探索软X射线波段的暂现源和剧烈爆发天体，提供了强大的技术支持，推动了时域天文学的快速发展。
宇宙未来，探索不止
展望未来，“天关”卫星有望在探索系外天体、黑洞、引力问题等方面，取得更多突破性的成果。通过捕捉黑洞偶尔产生的X射线暂现信号，它能够发现和探测几乎所有尺度上的沉寂黑洞，进一步探究黑洞在宇宙中的分布规律和普遍存在性。与国际上第二代引力波探测设备相配合，“天关”卫星还有可能探测引力波爆发源的电磁波对应体，并对其进行精确定位，从而证认引力波暴的天体物理起源，深入理解其产生的物理过程，揭示强引力场极端物理条件下的奥秘。
部分信息来源于央视网、光明网、科普中国、中国新闻网、新华网等
（科学性审核：李良，中国空间学会科普与教育委员会委员）
京ICP备11000850号-1 
京公网安备11010502039775号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台
© 2011- 版权所有：中国数字科技馆 未经书面许可任何人不得复制或镜像
京公网安备11010502039775号 
