转自：上观新闻
4月27日，由中国科学院牵头实施的爱因斯坦探针卫星发布了第一批在轨探测图像。
爱因斯坦探针卫星被誉为宇宙天体爆发的“捕手”。其搭载的宽视场X射线望远镜，视场超过3600平方度，在国际上首次大规模运用“龙虾眼”微孔阵列聚焦成像技术，探测能力国际领先，可实现灵敏度和空间分辨率1至2个数量级提升，能精准捕捉宇宙中遥远暗弱的暂现源和转瞬即逝的未知现象，并可发布预警引导其他天文设备进行后随观测。
浩瀚宇宙中，遥远暗弱的暂现源和未知现象好比“宇宙焰火”。为了捕捉这些转瞬即逝的“宇宙焰火”，科学家是如何从龙虾的复眼受到启发？解放日报·上观新闻记者采访了宽视场X射线望远镜的联合研制团队——中国科学院上海技术物理研究所与中国科学院国家天文台。
【暂现源在时间和空间上都不可预测】
“昼见如太白，芒角四出，色赤白”，早在《宋史·天文志》中就有记载，1054年7月4日突然出现一颗“天关客星”。直到20世纪早期，天文学家终于认定这是一次超新星爆发，而其爆炸形成的壮丽星云，即被誉为“高能宇宙中的灯塔”的蟹状星云。
后随X射线望远镜对蟹状星云的观测图像（X射线数据版权EP科学中心）
每一次对暂现源的发现和观测都蕴藏着发现未知的可能。在望远镜发明以前，人类对于此类暂现源的记录可谓寥寥无几。然而即使在望远镜发明以后，由于暂现源在时间和空间上都不可预测，只有针对其随机性设计的设备，才有可能大规模发现和研究这些突然出现的天文事件。
在这些事件里，海量的能量在一瞬间（相对宇宙年龄来说）释放，会产生大量X射线，这也使得X射线成为观测暂现源最好的窗口。
近几十年，尚在运行的X射线卫星中，大视场望远镜一直是发现暂现源的重中之重，比如美国的雨燕卫星、日本的全天X射线监视器，但它们的探测能力已逼近物理极限。
【大视场和聚焦成像本是一个矛盾】
“暂现源发生率一般较低，因此需要监测更大的宇宙范围，从而可以看到更多天体，发现更多稀有暂现源。”宽视场X射线望远镜光学系统负责人、国家天文台研究员张臣介绍，宽视场X射线望远镜的视场超过3600平方度，覆盖了天区的十一分之一，是目前世界上拥有最大视场的X射线望远镜，“如果说以往的相机相当于‘油车’，我们这个最大视场相机相当于‘新能源车’，有着数量级的代际差异。”
宽视场X射线望远镜子模块装调
“有了宽大的视场还不够，还需在大视场中看到目标的精细结构。”中国科学院院士、宽视场X射线望远镜载荷负责人、上海技术物理研究所研究员孙胜利说，这本身是一个矛盾，属于复杂性科学，最终通过联合研制团队的不懈努力，实现了大视场中的聚焦成像。
这颗科学卫星之所以命名为爱因斯坦探针，因为其科学目标主要是验证爱因斯坦的广义相对论，除了发现宇宙中的X射线暂现天体，探索宇宙中沉寂的黑洞、恒星耀发、探寻来自引力波源的X射线对应体等，同样都离不开兼具大视场和高灵敏度的巡天望远镜。
【把一个个设想变为可能】
龙虾有着反射式复眼，每个单眼可以将入射进来的光反射出去，即使在光线较暗的水中，也有着较强的聚光能力。
借鉴龙虾眼的独特构造，宽视场X射线望远镜由12个望远镜模块组成，定位精度小于1角分。每个龙虾眼的镜片上有近100万个细孔，每个细孔比头发丝还要细，而这样的镜片就有432个。这也是国际上首次实现微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术的大规模空间应用。
装调中的龙虾眼光学系统
“这台望远镜在7年前仅仅只有概念和设想，确实非常富有挑战。如今作为国际上首个且唯一的宽视场X射线望远镜，相比在轨工作的其他X射线望远镜，视场提升好几个数量级，灵敏度高出一个数量级，有可能给时域天文学研究带来突破性进展。”宽视场X射线望远镜载荷主任设计师、上海技术物理研究所副研究员孙小进说。
“我们还面临了业界前所未有的速率挑战，探测器产生的数据量相当于每秒产生25部1G的电影，将如此海量的数据直接传输到地面是不现实的，我们通过极其复杂的星上预处理算法，将原始数据压缩了几万倍。”宽视场X射线望远镜载荷件主管、上海技术物理研究所高级工程师薛玉龙说。
最紧张的时候，这支平均年龄35岁以下的团队，连续三个月每天从清晨奋战到凌晨3点，还要做到“零差错”。48片探测器、每片有600多根键合线，60块电路板、每块有323个焊盘，一次次检查，一次次记录留存，来不得半点疏忽。
“这些年经过的艰难险阻还历历在目，整个团队最大的收获是以后不管面对多大困难都不会害怕。”孙胜利说。
题图来源：EP卫星研制团队 图片来源：除注明出处的图片，其他由受访者提供 
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