近日，中国科学院国家空间科学中心对外公布了“天关”卫星的最新科研成果：该卫星不仅成功探测到银河系内暗弱的X射线爆发天体，为人类发现恒星级黑洞开辟了新路径，还首次发现了新型X射线暂现天体，为研究这类神秘天体提供了关键线索。这些突破性发现，标志着我国在空间天文观测领域迈入国际领先行列。
宇宙中转瞬即逝的X射线信号，是探索极端物理过程的重要窗口。然而，这些信号极其微弱，且分布范围广阔，传统观测设备难以同时满足“看得广、看得远、看得清”的需求。“天关”卫星通过搭载自主研发的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术，实现了单次观测覆盖约十一分之一天区的超广视野，其探测灵敏度和定位精度远超国际同类设备，成为捕捉宇宙X射线的“超级眼睛”。
这项技术的灵感源于龙虾的眼睛。中国科学院国家天文台研究员张臣解释，龙虾眼睛由无数细小方管构成，管壁光滑且指向同一中心，光线经反射后能精准聚焦到视网膜上。受此启发，科研团队提出研制X射线聚焦望远镜的设想，但因技术难度极高，国际上长期未能突破。“X射线能量极强，传统光学材料无法实现有效聚焦，必须开发新型镜片。”张臣说。
面对国外技术封锁，团队选择自主攻关。2015年，北方夜视技术股份有限公司主动加入合作，共同研制“龙虾眼”镜片。研发过程中，团队需在4厘米×4厘米的面积上集成近100万个方孔，每个方孔的排列方向误差需控制在微米级。“初期制出的镜片连成像都困难，后来虽然能成像了，但分辨率远达不到要求，连聚焦的‘十字形’都模糊不清。”张臣回忆，团队历时近5年，通过数千次工艺优化，最终将镜片分辨率从十几角分提升至3角分，达到国际领先水平。
解决了聚焦问题后，探测器的研发成为下一道难关。最初选用的气体探测器因易受撞击导致气体泄漏而失效，团队被迫转向背照式CMOS探测器。这种探测器虽广泛应用于消费电子领域，但用于天文观测尚无先例。“从设计到流片，我们调整了上百组参数，迭代了十余个版本，用了整整4年才完成样品研制。”中国科学院国家天文台研究员凌志兴说。2022年，搭载实验样机的龙虾眼X射线天文成像仪入轨测试，半年后两个探测器突发故障。团队通过大量实验排查，最终确认故障由特殊轨道事件和器件偶发缺陷引起，探测器本身性能可靠，为“天关”卫星发射扫清了障碍。
卫星平台的研制同样充满挑战。为解决快速通信问题，团队基于北斗短报文系统，构建了全球低轨科学卫星实时通信网络，攻克了卫星姿态剧烈变化时的信号稳定难题，并设计了智能“反射神经”，确保卫星调整姿态后能瞬间重连北斗信号。“光是通信构想就论证了上百次，实际落地时又冒出无数新问题。”中国科学院微小卫星创新院研究员蔡志鸣说。经过两年攻坚，团队还解决了14台望远镜在有限空间内的布局难题，采用三维空间桁架+支架结构，使12台“龙虾眼”望远镜如莲花花瓣般环绕，2台后随X射线望远镜居中，形成独特的“莲花台”构型。
目前，“天关”卫星已稳定运行一年多，累计探测到160余例暂现天体，并引导全球望远镜开展联合观测。其首席科学家袁为民表示：“这些成果证明了‘天关’卫星在发现新天体和新现象方面的卓越能力，未来将持续刷新人类对动态宇宙的认知。”
