“慧眼”（英文名Insight）硬X射線調製望遠鏡（Hard X-ray Modulation Telescope，簡稱HXMT）衛星是中國第一顆空間X射線天文衛星，是既可以實現寬波段、大視場X射線巡天又能夠研究黑洞、中子星等高能天體的短時標光變和寬波段能譜的空間X射線天文望遠鏡，同時也是具有高靈敏度的伽馬射線暴全天監視儀。“慧眼”的命名涵義之一是為了紀念推動中國高能天體物理髮展的已故科學家何澤慧。
2017年6月15日，HXMT衛星發射成功，開展科學觀測。
2018年1月30日，中國首顆X射線天文衛星“慧眼”正式交付，投入使用。
中國科學院高能物理研究所研究團隊利用慧眼衛星開展了X射線脈衝星導航實驗，定位精度達到10公里之內（3倍標準偏差），進一步驗證了太空飛行器利用脈衝星自主導航的可行性，為未來在深空的實際套用奠定了基礎。這一成果於2019年8月21日在美國《天體物理雜誌》（增刊）正式刊出。
台北時間2023年3月，中國的“慧眼”衛星與“極目”空間望遠鏡聯合，精確探測到迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A。
基本介紹
- 中文名：慧眼”硬X射線調製望遠鏡
- 外文名：Hard X-ray Modulation Telescope
- 簡稱：HXMT
- 發射時間：2017年6月15日11時00分
- 設計壽命：4年
- 交付時間：2018年1月30日
- 名字寓意：“獨具慧眼”、紀念何澤慧
- 主要目標：搜尋銀盤面上的新的暫現源，監測已知的變源；觀測X射線雙星；監測研究伽馬射線暴和引力波電磁對應體
- 所屬垂類：航空航天
研發歷史,功能特點,工作模式,科研成果,現實意義,
研發歷史
1993年李惕碚在中科院高能物理所做X射線觀測時，和同事提出了一種新的成像技術——直接解調方法。他們研製的新式硬X射線探測器，搭載高空氣球上天觀測了黑洞，得出了比美國同行好得多的結果。之後，李惕碚院士順理成章地提出，把這個探測器放到太空中去、也就是“硬X射線調製望遠鏡”（HXMT）的構想。
2000年，“973”項目“天體高能輻射的空間觀測與研究”立項，在隨後的5年裡，中科院高能所與清華大學合作對硬X射線調製望遠鏡進行預研，建成了HXMT望遠鏡地面樣機。
2005年，HXMT作為中國第一顆天文衛星納入“十一五”科學規劃。然而基於對新技術的懷疑，一些科學家要求重新評審。於是中科院又組織了多次論證會議， 最終HXMT再次得到專家們的普遍認可和支持，中科院2006年7月再次優先推薦HXMT為“十一五”自主空間科學項目。
2007年3月，中國發布《“十一五”空間科學發展規劃》，提出“自主研製硬X射線調製望遠鏡，計畫2010年發射上天，實現我國空間天文衛星零的突破，在黑洞物理研究等領域取得突破”。世界各大通訊社以及《科學》等媒體馬上進行報導。同年10月，國務院批准《航天發展“十一五”規劃》，要求“優先支持面向重大科學問題的自主創新項目，研製硬X射線望遠鏡”。
2008年4月，原國防科工委委託中國國際工程諮詢公司（簡稱中咨公司）完成了HXMT衛星立項可行性評估，核定衛星工程總經費約人民幣10億元。
衛星發射
2011年3月，硬X射線調製望遠鏡衛星工程由國防科工局與財政部共同批覆立項，用戶單位為中科院，中科院將該工程納入空間先導專項計畫。其中衛星、運載火箭分別由中國航天科技集團公司中國空間技術研究院、上海航天技術研究院研製，地面測控系統由西安衛星測控中心負責，中科院國家空間科學中心、遙感與數字地球研究所和高能物理研究所分別負責地面套用系統建設及衛星數據接收、處理、分發和科學套用。
2018年1月30日，中國首顆X射線天文衛星“慧眼”正式交付，投入使用。
2022年1月29日，據中國科學報報導，我國首顆 X 射線天文衛星“慧眼”設計壽命 4 年，但它的運行狀態一切正常，衛星平台備用資源完好，1月14日，科學家們召開衛星延壽會議，決定讓它再乾兩年。
硬X射線調製望遠鏡衛星
功能特點
慧眼HXMT望遠鏡全稱硬X射線調製望遠鏡衛星（HXMT），是繼中歐合作地球空間探測雙星、“悟空”號暗物質粒子探測衛星和“墨子”號量子科學實驗衛星之後，中國又一顆重要的空間科學衛星。
“慧眼”硬X射線調製望遠鏡
慧眼HXMT望遠鏡設計壽命4年，呈立方體構型，總質量約為2500kg，裝載高能、中能、低能X射線望遠鏡和空間環境監測器等4個探測有效載荷，可觀測1～250keV能量範圍的X射線和200keV～3MeV能量範圍的伽瑪射線。衛星採用直接解調成像方法，通過掃描觀測可以完成寬波段、高靈敏度、高解析度的空間X射線成像，具有複雜的熱控保障、對地測控與數傳保障以及載荷長期工作下的能源保障能力。
硬X射線調製望遠鏡衛星結構示意圖
“慧眼”衛星套用我國科學家創立的直接解調成像方法，實現寬波段、高靈敏度、高空間解析度X射線巡天、定點和小天區觀測，在世界現有X射線天文衛星中，具有先進的暗弱變源巡天能力、獨特的多波段快速光變觀測能力等優勢。衛星研製過程中，攻克了諸多設計難題，取得了X射線探測載荷一體化設計與實施、慣性空間任意姿態下對地測控與數傳鏈路保障技術等多項技術突破，有力促進了新型元器件、特殊材料製備、載荷結構高精度加工等的發展。
在軌測試期間，“慧眼”衛星開展了多個天區的掃描成像觀測和對特定天體的定點觀測，開展了伽馬射線暴監測等套用測試，驗證了衛星的各項功能和性能，取得了銀道面掃描監測、黑洞及中子星雙星觀測、伽馬射線暴、引力波電磁對應體探測、太陽耀發、特殊空間環境事件等初步科學成果。
工作模式
慧眼HXMT望遠鏡的主要工作模式包括巡天觀測、定點觀測和小天區掃描模式。衛星發射入軌後，將開展四個方面的空間探測活動：一是將對銀道面進行巡天觀測，發現新的高能變源和已知高能天體的新活動；二是通過觀測和分析黑洞、中子星等高能天體的光變和能譜性質，加深對緻密天體和黑洞強引力場中動力學和高能輻射過程的認識；三是在硬X射線/軟伽瑪射線能區獲得伽馬射線暴及其它爆發現象的能譜和時變觀測數據，研究宇宙深處大質量恆星死亡以及中子星併合等導致的黑洞的形成過程；四是探索利用X射線脈衝星進行太空飛行器自主導航的技術和原理並開展在軌實驗。
“慧眼”在軌運行示意圖
科研成果
2017年8月，慧眼HXMT望遠鏡在GW170817引力波事件發生時成功監測了引力波源所在的天區，對其伽馬射線電磁對應體（簡稱引力波閃）在高能區（MeV，百萬電子伏特）的輻射性質給出了嚴格的限制，為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機製做出了重要貢獻。
2017年10月16日，雙中子星併合產生引力波(GW170817)聯合觀測成果全球發布，在該歷史性事件的全球聯測中，“慧眼”衛星對其高能電磁輻射對應體進行了監測，確定了伽馬射線的流量上限。
2019年10月，科學家利用“慧眼”衛星進行系列觀測，將對黑洞系統準周期振盪現象研究的能量上限從30keV(千電子伏特)提高到100keV，開啟了研究黑洞系統的新視窗。
2021年7月20日訊息，“慧眼”首次清晰觀測到了黑洞雙星爆發過程的全景，揭示了黑洞雙星爆發標準圖像的產生機制；完整探測到了第24太陽活動周最大耀斑的高能輻射過程，獲得了耀斑過程中非熱電子的譜指數演化，為理解太陽高能輻射隨時間演化提供了新的觀測結果。
2022年7月，“慧眼”衛星團隊在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星發現了能量高達146千電子伏的迴旋吸收線，對應超過16億特斯拉的中子星表面磁場，繼2020年直接測量到約10億特斯拉的宇宙最強磁場之後，再次大幅度刷新了最高能量迴旋吸收線和宇宙最強磁場直接測量的世界紀錄。該項研究主要由中國科學院高能物理研究所與德國圖賓根大學合作完成，在《天體物理雜誌通訊》（Astrophysical Journal Letters）線上發表。
2022年7月5日，中國科學院(中科院)發布訊息，“慧眼”衛星團隊最近在編號為Swift J0243.6+6124的中子星X射線雙星發現了能量高達146千電子伏的迴旋吸收線，其對應超過16億特斯拉的中子星表面磁場，這是繼2020年直接測量到約10億特斯拉的宇宙最強磁場之後，“慧眼”衛星再次大幅度刷新最高能量迴旋吸收線和宇宙最強磁場直接測量的世界紀錄。
台北時間2023年3月29日凌晨2點，中國科學院高能物理研究所在北京與全球40餘家科研機構聯合發布了對迄今最亮伽馬射線暴GRB 221009A的研究成果。中國的“慧眼”衛星與“極目”空間望遠鏡聯合，精確探測到了這個千年一遇的伽馬射線暴，並取得重要科研成果。
2023年9月1日，Science（《科學》）以長文（Article）形式發表了主要基於慧眼衛星觀測結果的黑洞吸積磁場的最新研究成果。該項研究利用我國首顆空間X射線天文衛星慧眼號的觀測數據，聯合地面射電和光學望遠鏡觀測，發現了黑洞周圍磁囚禁吸積盤形成過程的直接觀測證據。
現實意義
HXMT的成功發射和運行，使中國在國際競爭激烈的的高能天體物理觀測領域占有重要的一席之地。
慧眼HXMT望遠鏡所屬的衛星工程是國防科工局牽頭組織實施的重大空間科學任務，將顯著提升中國大型科學衛星研製水平，填補中國空間X射線探測衛星的空白，實現中國在空間高能天體物理領域由地面觀測向天地聯合觀測的跨越。該星的投入使用使中國高能天文研究進入空間觀測的新階段，對提高中國在空間科學領域的國際地位和影響力具有重要意義。
“慧眼”衛星的“繼任者”——中國領導的大型國際合作空間項目“增強型X射線時變與偏振空間天文台”已進入方案設計階段。研製成功後，它將成為2027年後國際領先的旗艦級空間X射線天文台，其綜合性能相比國際同類衛星有一個數量級以上的提升，將把中國的空間高能天文研究帶入更高水平，將在探索極端宇宙中有更多更重要的科學發現。
