作者:张章 来源:中国科学报 发布时间:2015/9/28 11:16:52
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空间探测再发力
印度将发射可在轨进行天文学研究轨道探测器

Astrosat里塞满望远镜和成像设备。图片来源:IDRISSA SOUMARE

9月28日,印度计划发射一颗重要的天基天文台。对于发展中国家而言,这将是一座里程碑,也标志着空间科学的一个第一。《科学》杂志报道称,这项耗资4500万美元的“天文学卫星”(Astrosat)项目将使印度跻身空间科学力量精英行列——其中包括美国、欧盟和日本。该项目能在轨道进行天文学研究。

该航天器还拥有一个独特设计。与仅关注单一光谱范围不同,它还携带了5套仪器,其中包括能同时在数个波段观测宇宙物体的两台望远镜,波段范围涵盖可见光、紫外线和软硬X射线。

印度空间研究组织(ISRO)卫星中心领导人Mylswamy Annadurai表示,Astrosat将是印度首个成熟的空间科学任务。与印度首个月球任务(2008年的月船1号)和首个火星轨道任务(2014年的火星飞船)相比,其载荷设备的重量是前两者的10倍。

项目合作者、加拿大维多利亚赫茨伯格天体物理研究所天体物理学家John Hutchings 表示,Astrosat项目的能力是“独一无二且非常强大的”,尤其在活动星系核和特定X射线来源方面。未参与该项目的印度天体科学研究院天体物理学家Sujan Sengupta表示,多光谱范围将让Astrosat项目“揭示更多宇宙秘密”。

该卫星将在安得拉邦的斯里赫里戈达岛发射中心发射升空。由ISRO前主席K. Kasturirangan领衔的研究小组在1996年构想了该项目。该机构曾计划于2007年将这颗卫星发射入轨,但项目面临资金短缺问题,而且ISRO和合作机构遭遇了硬件故障。孟买塔塔基础研究院制造的软X射线成像望远镜尤其棘手,而用于将X射线反射到电荷耦合设备的数百个镀金镜面的定位精度必须小于人类头发的宽度。

Astrosat的多波长能力将特别有助于寻找X射线双星等突然燃烧源。这些双星通常“躲藏”在一个稠密物体中,比如黑洞和普通恒星,因此尽管它们会突然燃烧或爆发,但仍很难察觉。

实际上,在X射线双星系统中,通常认为X射线是由光学恒星快速流出的物质被吸积到致密 X射线子星上而引起的。吸积物质在具有较大角动量的情况下会形成一个吸积盘。吸积盘内的物质沿螺旋轨道向内运动,这时吸积物质由于本身的作用会释放出引力能,引力能变成X射线从吸积盘表面辐射出来。而以长于X射线的波长进行观测,能帮助研究人员掌握吸积盘的大小和形状。

ISRO Astrosat项目主管K. Suryanarayana Sarma表示,在过去,天文学家收集了诸多地基和天基望远镜观测到的爆发数据,但进行此类项目需要“大量协调并面临诸多困难”。由于难以在短时间内调整好望远镜,因此相关观测通常是滞后于初始爆发的。

“为了研究这些来源,必须在仅持续数月的爆发初始阶段就尽早对其进行观测。”ISRO空间科学项目办公室项目总监Somasundaram Seetha说。这台新探测器应当静静地“潜伏”在天际,以便追踪划过宇宙的X射线。她说,当发现一次爆发,Astrosat的设备将立刻开始运行,而且ISRO也将发出世界警报。

作为另一个首次,一家美国公司将搭乘印度卫星发射。此次搭乘发射Astrosat的重型运载火箭的是用于地球观测的“狐猴”立方体卫星,后者由位于加州旧金山的Spire Global公司设计。

Astrosat的预期任务寿命为5年。ISRO主席Kiran Kumar表示,发射1年后,观测时间将向全球开放。Kasturirangan相信,长时间延迟并没有让该观测卫星前景黯淡。“毫无疑问,Astrosat仍将对世界有重大意义。”他说。

近年来,印度制定了雄心勃勃的空间项目计划并博得国际赞誉,包括运载火箭、通讯卫星和空间科学任务等。自1969年ISRO建立以来,政府斥巨资对其进行投资,甚至在2007年建立了一所专门学校培养人才。“ISRO技术检测、组装和发射基础设施都可谓世界一流。”曾担任月船1号实验首席科学家的得克萨斯州休斯敦月球和行星研究所高级研究员Paul Spudis说。

去年,印度首个火星探测器“曼加里安”号成功进入火星轨道。该探测器携带了重量仅为15公斤的5件科学仪器,其目标是对火星进行成像并探测行星表面及大气构成,包括对甲烷进行探测以及分析氘和氢的比例。由于耗资约7400万美元,它也被认为是迄今最省钱的火星探测项目。它的成功入轨使印度成为第4个拥有火星轨道探测器的国家。而此次成功也让ISRO科研人员相信,他们可以完成世界水平的空间科学任务。“火星任务的经历再次坚定了我们认可自己的信心。”Annadurai说。(张章)

《中国科学报》 (2015-09-28 第3版 国际)
 
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