在浩瀚宇宙中,一场跨越千年的天文观测接力正在上演。北宋年间,天象记录官在金牛座方向观测到一颗亮度骤增的超新星,其光芒持续二十余日方消散,这颗被命名为"天关客星"的天体爆发事件,成为人类最早记录的超新星观测案例。如今,中国科学家通过自主研制的"天关"卫星,首次捕捉到中等质量黑洞吞噬白矮星的极端天文现象,让千年前的观测记录在现代科技助力下续写新篇。
中国科学院微小卫星创新研究院副院长张永合带领团队,历时十二年攻克关键技术,成功研制出全球首颗大视场X射线聚焦成像天文卫星。这颗重达1.1吨的卫星搭载12台"仿生龙虾眼"望远镜,通过432片特殊镜片构成的花瓣状观测阵列,实现了对宇宙X射线信号的广域监测。其镜片分辨率达到3角分,较初期研发阶段提升数倍,能够在零下30摄氏度至18摄氏度的极端温差环境中稳定工作。
2025年夏季观测期间,"天关"卫星在蟹状星云方向捕捉到异常明亮的X射线源。科学团队通过分析发现,该信号呈现前所未有的亮度变化特征,其辐射节奏与光谱构成均与已知天体爆发模式存在显著差异。经过系统比对,研究人员确认这是人类首次观测到中等质量黑洞撕裂白矮星的过程,相关成果登上《科学通报》封面,引发国际天文学界广泛关注。
这项突破性发现源于对宇宙暂现源的持续探索。张永合解释,恒星死亡过程中产生的X射线爆发蕴含宇宙演化关键信息,但传统观测设备受限于视场范围,难以捕捉随机出现的天文事件。"天关"卫星的创新设计突破了这一瓶颈,其广域监测能力使卫星能够在任意方向发现X射线闪光后,自主完成姿态调整并实施精密观测,同时通过北斗系统实时传输目标坐标,引导全球望远镜开展协同观测。
在卫星研制过程中,技术团队攻克了多项世界级难题。为模拟龙虾眼的微孔聚焦原理,科研人员历经五年优化镜片制造工艺,最终在指甲盖大小的镜片上雕刻出百万个精密方孔。针对探测器与镜片的温差需求,团队开发出热管传导与主动加热相结合的温控系统,在375毫米间距内实现"冷热两重天"的极端环境控制。这些技术突破使卫星观测效率较传统设备提升数十倍。
张永合的天文卫星研制生涯始于中法国际合作项目。2005年,刚入职两年的他参与中法天文卫星研制,从控制工程专业背景起步,通过与天文学家的深度协作,逐步成长为项目总指挥。这颗专注于伽马射线暴观测的卫星,已成功探测到百余例宇宙极端爆发事件,其中最远的一例来自130亿年前,为研究宇宙早期演化提供了珍贵数据。
当前,张永合团队正推进新一代X射线空间望远镜(eXTP)的研制工作。这项旗舰级天文工程将构建空间全变源观测网络,通过多卫星协同观测模式,进一步提升人类对黑洞、中子星等致密天体的认知能力。在位于上海的卫星总装车间,技术人员正在对新型探测器进行最后调试,这些凝聚着中国智慧的观测设备,将持续拓展人类探索宇宙的视野边界。









