不久前，“天關(guān)”衛(wèi)星首批科學成果在北京發(fā)布?！疤礻P(guān)”衛(wèi)星核心載荷之一后隨X射線望遠鏡（FXT）負責人、中國科學院高能物理研究所（以下簡稱高能所）研究員陳勇的眼中充滿自豪與期待。

　　FXT首光時就將“雙目”對準了“天關(guān)客星”所在的蟹狀星云。“在開窗模式下，F(xiàn)XT每秒拍攝的幀數(shù)達到450幀，相當于為蟹狀星云拍攝了一段視頻。它的細致結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化展現(xiàn)在我們眼前，令人震撼?！标愑禄貞浧甬敃r的情景，依然感到振奮。

　　FXT主要對“天關(guān)”衛(wèi)星寬視場X射線望遠鏡（WXT）發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源和爆發(fā)源進行快速后隨觀測。從外觀上看，“天關(guān)”衛(wèi)星如同一朵盛開的蓮花，兩臺FXT如同花蕊被12臺龍蝦眼望遠鏡鏡頭圍繞。

　　FXT正樣研制成功后，科研團隊根據(jù)FXT對應(yīng)的漢語拼音聲母，稱其為“風行天”，寓意其像風一樣在天上來去迅捷，能快速觀測暫現(xiàn)天體。

　　“它不僅可以對WXT發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源進行精確定位，還可以獲得其能譜以及隨時間演化的相關(guān)信息，這對我們從科學上深入了解暫現(xiàn)源至關(guān)重要。此外，它可以作為一臺通用X射線望遠鏡，讓科學家有機會對宇宙空間中各種類型的天體開展X射線探測，包括太陽系天體、銀河系中的熱氣體，甚至宇宙深處的超大黑洞和星系團?！薄疤礻P(guān)”衛(wèi)星首席科學家、中國科學院國家天文臺研究員袁為民十分看好“風行天”的科學貢獻。

　　陳勇帶領(lǐng)的科研團隊從2016年底開始承擔“風行天”的研制任務(wù)。在當年的一次任務(wù)需求研討會上，他詳細記錄了該載荷的各項指標要求。再次翻開筆記本中的這一頁時，陳勇感嘆：“在軌運行的風行天已經(jīng)大變樣，我們超額完成了任務(wù)！”

　　如今，“風行天”是國際上用于后隨觀測有效面積最大的X射線望遠鏡，從弱源到亮源，都能盡收眼底，真正實現(xiàn)了對暫現(xiàn)源的“深度后隨觀測”。

　　在陳勇看來，“風行天”的成功離不開全球多家機構(gòu)的強強聯(lián)合。承擔任務(wù)之初，科研團隊原計劃采用僅由一臺聚焦鏡和一臺探測器組成的望遠鏡設(shè)計。

　　鑒于能夠?qū)崿F(xiàn)科學目標的設(shè)備研發(fā)難度很高，而國內(nèi)相關(guān)技術(shù)研發(fā)還處于起步階段，他們決定將目光投向國際。原“風行天”載荷指揮、高能所研究員盧方軍敏銳地意識到，已經(jīng)在軌運行的X射線太空望遠鏡eROSITA性能好、技術(shù)成熟，只需要做一些適應(yīng)性改進就可以滿足“風行天”的需求。他的這一想法立即得到袁為民的大力支持。

　　這臺望遠鏡的聚焦鏡組件由德國馬普學會地外物理研究所（MPE）設(shè)計、意大利梅迪拉瑞公司生產(chǎn)。于是，袁為民和陳勇先后帶隊赴梅迪拉瑞公司考察，并主動拋出“橄欖枝”。MPE很快同意提供設(shè)計和模具，并由梅迪拉瑞公司生產(chǎn)聚焦鏡組件。

　　衛(wèi)星正式立項后，受“天關(guān)”衛(wèi)星巨大的科學發(fā)現(xiàn)潛力和先進的技術(shù)吸引，歐洲航天局（ESA）和MPE主動向中國科學院提出合作意愿。經(jīng)過多輪磋商，2019年ESA和MPE作為合作方正式加入“天關(guān)”衛(wèi)星項目，使該項目成為中國主導的國際合作空間科學項目，并開展了實質(zhì)性的深度技術(shù)和科學合作。

　　“如何參加九游娛樂的社區(qū)活動？”

　　其中，ESA以“機遇任務(wù)”的方式加入，這讓“天關(guān)”衛(wèi)星成為其“空間科學艦隊”系列的一部分。這也是ESA首次以這種方式參與中國空間科學任務(wù)，此前其絕大部分“機遇任務(wù)”落地美國和日本的空間項目。ESA提供了一套“風行天”的聚焦鏡組件，并作出了其他貢獻。

　　為了達到備份的目的、追求更大科學性能并獲得科學產(chǎn)出，MPE提供了第二套聚焦鏡組件eROSITA的聚焦鏡備份件。此外，MPE還提供了改進的探測器PN-CCD。利用PN-CCD，高能所團隊研發(fā)了焦面X射線相機。就這樣，一套雙筒連體、雙鏡頭、雙探測器的“雙胞胎”FXT組合得以實現(xiàn)。

　　不僅如此，強強聯(lián)手的國際合作還讓“天關(guān)”衛(wèi)星獲得了數(shù)據(jù)快速傳輸能力?！疤礻P(guān)”衛(wèi)星項目提出時，衛(wèi)星總師張永合擔任中法合作的伽馬暴探測衛(wèi)星（SVOM）項目系統(tǒng)工程師。他提出通過國際合作，在“天關(guān)”衛(wèi)星中使用正在為SVOM建設(shè)的“甚高頻網(wǎng)絡(luò)”（VHF）。經(jīng)過多年復(fù)雜曲折的談判，2022年中國科學院與法國宇航局終于在“天關(guān)”衛(wèi)星項目上達成合作。

　　“國際合作為我們提供了關(guān)鍵技術(shù)支持，確保了項目順利推進，極大地提升了衛(wèi)星和項目的整體水平、科學價值和國際影響力?！痹瑸槊駨娬{(diào)。

　　事實上，在前期的單筒方案中，陳勇始終放心不下的是“風行天”作為一個航天任務(wù)的可靠性。“單個聚焦鏡和單個探測器的設(shè)計，一旦有一處故障，整個項目就會失敗。”他深知航天領(lǐng)域中“單點故障”面臨的風險。

　　為此，“天關(guān)”衛(wèi)星立項后，他們提出改進計劃，希望通過抽屜式的左右拉動方式增加一塊探測器，以便在其中一塊探測器出現(xiàn)故障時可以切換至另一塊使用。

　　衛(wèi)星總師和首席科學家考慮到，這一方案盡管提供了備份，卻引入了新的風險，切換探測器的設(shè)計方案需要非常謹慎?！叭绻麅蓧K探測器切換的驅(qū)動裝置在過程中停住了，可能結(jié)果比之前更壞?！睆堄篮险f。

　　為了不留下致命的風險點，工程項目團隊提出一個極為大膽的想法：給“風行天”再增加一臺獨立工作的望遠鏡。而這一設(shè)計上的改變需要讓衛(wèi)星進行一次“大變身”，包括重新設(shè)計“風行天”結(jié)構(gòu)?！靶l(wèi)星從合格到卓越，差別還是很大的，我們愿意與科學家一起追求卓越?！睆堄篮险f。這一改變使項目的方案設(shè)計階段比預(yù)期延遲了半年才完成，為此，張永合和整個工程團隊承受了巨大的壓力。

　　針對如何為“風行天”增加一臺望遠鏡，衛(wèi)星研制團隊提出一個顛覆性想法：利用衛(wèi)星平臺結(jié)構(gòu)滿足載荷焦距長度的需求，對兩套聚焦鏡和兩套探測器分別支撐，從而實現(xiàn)兩臺后隨望遠鏡同時在軌工作。這相當于讓“風行天”的“身子”不僅連體，還成為衛(wèi)星平臺的一部分。

　　這一巧妙方案引起了合作方MPE的興趣。就這樣，到2021年底，隨著增加的一套探測器和聚焦鏡組件備份件漂洋過海來到中國，“風行天”在衛(wèi)星的“大變身”中實現(xiàn)了由“單筒望遠鏡”到“雙筒望遠鏡”的飛躍。

　　同時，為確保衛(wèi)星的超潔凈需求，衛(wèi)星研制團隊在全流程中實施了嚴格的防污染控制措施。張永合介紹，在中國科學院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院的廠房內(nèi)，團隊為衛(wèi)星搭建了一個千級潔凈的專屬房間，用于操作和存儲，并隨衛(wèi)星運至發(fā)射場。從部組件的研制、處理、裝配到存儲、運輸、發(fā)射，每個環(huán)節(jié)都經(jīng)過特殊處理，確?！耙粔m不染”，完成了國內(nèi)首次全流程超潔凈條件下的高精度X射線望遠鏡集成。

　　2024年9月，張永合前往法國參加SVOM聯(lián)合測試，在異國他鄉(xiāng)度過了一個難忘的中秋節(jié)。他不僅與法國同事們分享了象征團圓的月餅，還向他們介紹了中秋節(jié)的文化內(nèi)涵，同時展示了由“風行天”拍攝的月球影像，將中國傳統(tǒng)文化與高科技完美融合。

　　對陳勇而言，這張月球影像算得上是一份“大禮包”。受X射線望遠鏡視場所限，保持月亮始終位于視野中心并進行連續(xù)拍攝的難度極高，對衛(wèi)星平臺要求也很高，因此用X射線望遠鏡拍攝滿月一直是個挑戰(zhàn)。

　　得益于“風行天”的出色表現(xiàn)，中國科學家實現(xiàn)了對滿月的X射線年中秋之夜，在自古就有賞月傳統(tǒng)的中國，億萬民眾通過電視新聞畫面，首次欣賞到X射線望遠鏡“眼中”的滿月。

　　不僅如此，科學家從“風行天”的數(shù)據(jù)中還獲取了月球表面各種元素的分布圖。陳勇不由得回憶起參加嫦娥一號X射線譜儀研制的日子。當時，那臺設(shè)備尚不具備成像功能，只能利用其在月球軌道上運行所獲得的數(shù)據(jù)重建月面元素分布。“而今天，風行天在地球軌道上就能完成曾經(jīng)只能在月球軌道上進行的觀測任務(wù)，并且在月表元素分析方面做得更好?！标愑聦Υ烁械绞中牢?。

　　“風行天具有極低的背景噪聲，可以排除宇宙射線和高能粒子的影響，讓我們可以探測到更微弱的彌散X射線輻射，這對星系團和星系外圍熱氣體性質(zhì)的研究非常重要?！标愑抡f。同時，由于“風行天”響應(yīng)速度快，可以在太陽耀斑發(fā)生后，即時轉(zhuǎn)向觀測太陽系內(nèi)木星及土星等天體，他對研究這些天體的輻射機制充滿了期待。

　　在陳勇看來，“風行天”的成功還離不開團隊中外聘技術(shù)人員的努力。他們不但參與承擔了質(zhì)量和調(diào)度等重要工作，還承擔了大量重復(fù)性勞動和“技術(shù)含量”看似較低的任務(wù)。這些工作看似簡單，但對項目的成功至關(guān)重要。

　　“團隊以平等相待的原則，尊重每個人的努力和貢獻，優(yōu)勢互補，共同解決問題，形成了強大的團隊凝聚力。正是這種平等和相互尊重的文化氛圍，使團隊成員能夠更好地協(xié)同工作，提升了整體戰(zhàn)斗力?！标愑抡f。

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