中國自主研製「龍蝦眼」 率先將美國學者設想變現實
「天關」衛星自2024年1月9日發射以來,探測到多種類型的暫現天體,並捕捉到幾例可能的新類型暫現源。其卓越的X射線探測能力得益於核心載荷——寬視場X射線望遠鏡(WXT,中文名為萬星瞳),也被稱為「龍蝦眼」。近日,「天關」衛星首批科學成果正式發布,科研團隊表示,「國際上至今沒有能與『龍蝦眼』媲美的載荷甚至樣機,我們在技術上一步跨越近30年!」
據《中國科學報》報道,2000年以來,「時域天文學」逐漸成為國際天文學界的前沿領域,採用「龍蝦眼」結構設計觀察X射線的望遠鏡是推動這一領域的先進工具。這項技術最初的想法源自美國天文學家Roger Angel1979年發表的一篇論文。
2010年,剛從清華大學完成博士後工作的張臣即將入職國家天文台,擔任起剛剛提出的空間站X射線全天監視器技術負責人。當時還沒有「龍蝦眼」在空間項目中成功應用的先例。
而鏡片是「龍蝦眼」望遠鏡的關鍵部件之一,當時僅有一間法國公司有能力生產這樣的鏡片。經過反覆溝通,中國團隊決定先嘗試購買20片鏡片,每片賣20萬元人民幣。結果,收到產品後僅有10片可用,「對一個空間望遠鏡項目而言,這是一個致命問題。」
雖然希望渺茫,但團隊沒有放棄。2015年,在「天關」衛星背景型號研究後期,內地一間生產相近產品的企業——北方夜視公司主動請纓,承擔「龍蝦眼」光學器件的自主研製任務。
其後,北方夜視公司不計成本,分批生產了2萬多片「龍蝦眼」鏡片,並進行批量化篩覆核,最終實現所有正樣鏡片參數零錯誤。對於代表分辨率的指標「角分」,這一指標最終4至5角分,最佳達到3角分,處於國際領先水平。
2022年7月,「龍蝦眼X射線成像儀」(LEIA)在軌試驗取得成功。但在工作了一段時間後,在軌試驗的CMOS出現了異常條紋。通過縝密的實驗,團隊基本得出結論,「這是一個由局部缺陷引發的個別案例,而非批量生產的問題。項目按計劃繼續向前推進。」
在「龍蝦眼」的研製中,國家天文台、北方夜視公司、上海技物所3間單位的科研團隊發揮各自優勢,通力合作,共同攻克了一個又一個技術難題,成功完成全部國產化的自主研製。