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“极光计划”—— 立方星X射线偏振探测器成功在轨运行
发布时间:2018-12-28

10月29日,装载着“极光计划”的立方星在酒泉卫星发射中心成功发射入轨;11月6日,探测器首次加电并自检成功;12月18日,第一次开启高压进入运行模式,成功探测到了空间X射线和带电粒子触发的径迹,说明探测器工作状态正常,验证了新一代偏振探测技术应用到空间天文中的可行性。

“极光计划”是由清华大学牵头研制的空间天文X射线偏振探测实验,采用了新一代的核探测技术,试图打开天文X射线偏振观测这一封闭了40年的窗口。“极光计划”后续将开展进一步的测试和观测任务。

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图:“极光计划”立方星和探测器结构示意图(左)与实物照片(右)

X射线是波长极短的电磁波,由于受大气阻挡,无法在地面进行天文观测,所以X射线天文直到1962年才迈出了第一步。跟所有电磁波一样,X射线也具有偏振,而且偏振会携带天体的磁场和几何信息。仅仅6年之后,因为意识到千电子伏特能区偏振测量的科学价值,美国科学家就开始了X射线偏振探测的尝试。1971年,一次探空火箭实验获得了可能的正面结果;1975年,装载在OSO-8卫星上的X射线偏振仪终于实现了第一次成功测量,结果说明蟹状星云的X射线辐射具有高度线偏振,起源于同步辐射。但是,由于上一代的技术(基于布拉格衍射)探测效率和灵敏度低下,对其他天体没有得到任何正面的测量结果。

2001年,随着核探测技术发展,具有高灵敏度的新一代X射线偏振探测方法(基于光电效应)在实验室获得成功。2008年,清华大学工物系及天体物理中心的冯骅教授带领团队开始对X射线偏振探测技术进行探索和改进,经过近10年的努力,在实验室里研制出了高灵敏度低系统误差的X射线偏振仪。因为空间天文需要高可靠性,而新方法包含了之前尚未上天飞行过的若干技术,因此冯骅提出了“极光计划”,希望利用一种微纳卫星平台即“立方星”对此类技术进行真正的飞行验证。“极光计划”的目标是在卫星轨道上直接验证X射线偏振探测技术,从而提高技术成熟度,为我国未来的空间天文所用。目前,中国领导的大型中欧合作项目“增强型X射线时变和偏振探测卫星 (eXTP)”正处在立项准备中。清华大学是eXTP的主要合作单位之一。“极光计划”探测器将直接用于eXTP的偏振测量。

“极光计划”的合作单位还包括中科院高能物理研究所、意大利国家核物理研究所比萨分所 (INFN-Pisa)、宁波工程学院、北方夜视和长沙天仪研究院等单位。

“极光计划”的立方星同时装载了清华大学学生项目“天格计划”的首个探测器。


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