不久前，“天關(guān)”衛(wèi)星首批科學(xué)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(yuǎn)鏡（FXT）負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所（以下簡(jiǎn)稱高能所）研究員陳勇的眼中充滿自豪與期待。

　　FXT首光時(shí)就將“雙目”對(duì)準(zhǔn)了“天關(guān)客星”所在的蟹狀星云?！霸陂_(kāi)窗模式下，F(xiàn)XT每秒拍攝的幀數(shù)達(dá)到450幀，相當(dāng)于為蟹狀星云拍攝了一段視頻。它的細(xì)致結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化展現(xiàn)在我們眼前，令人震撼?！标愑禄貞浧甬?dāng)時(shí)的情景，依然感到振奮。

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

　　FXT正樣研制成功后，科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)FXT對(duì)應(yīng)的漢語(yǔ)拼音聲母，稱其為“風(fēng)行天”，寓意其像風(fēng)一樣在天上來(lái)去迅捷，能快速觀測(cè)暫現(xiàn)天體。

　　“它不僅可以對(duì)WXT發(fā)現(xiàn)的暫現(xiàn)源進(jìn)行精確定位，還可以獲得其能譜以及隨時(shí)間演化的相關(guān)信息，這對(duì)我們從科學(xué)上深入了解暫現(xiàn)源至關(guān)重要。此外，它可以作為一臺(tái)通用X射線望遠(yuǎn)鏡，讓科學(xué)家有機(jī)會(huì)對(duì)宇宙空間中各種類(lèi)型的天體開(kāi)展X射線探測(cè)，包括太陽(yáng)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(tuán)?！薄疤礻P(guān)”衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員袁為民十分看好“風(fēng)行天”的科學(xué)貢獻(xiàn)。

　　陳勇帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)從2016年底開(kāi)始承擔(dān)“風(fēng)行天”的研制任務(wù)。在當(dāng)年的一次任務(wù)需求研討會(huì)上，他詳細(xì)記錄了該載荷的各項(xiàng)指標(biāo)要求。再次翻開(kāi)筆記本中的這一頁(yè)時(shí)，陳勇感嘆：“在軌運(yùn)行的風(fēng)行天已經(jīng)大變樣，我們超額完成了任務(wù)！”

　　如今，“風(fēng)行天”是國(guó)際上用于后隨觀測(cè)有效面積最大的X射線望遠(yuǎn)鏡，從弱源到亮源，都能盡收眼底，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)暫現(xiàn)源的“深度后隨觀測(cè)”。

　　在陳勇看來(lái)，“風(fēng)行天”的成功離不開(kāi)全球多家機(jī)構(gòu)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。承擔(dān)任務(wù)之初，科研團(tuán)隊(duì)原計(jì)劃采用僅由一臺(tái)聚焦鏡和一臺(tái)探測(cè)器組成的望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)。

　　鑒于能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)目標(biāo)的設(shè)備研發(fā)難度很高，而國(guó)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(guó)際。原“風(fēng)行天”載荷指揮、高能所研究員盧方軍敏銳地意識(shí)到，已經(jīng)在軌運(yùn)行的X射線太空望遠(yuǎn)鏡eROSITA性能好、技術(shù)成熟，只需要做一些適應(yīng)性改進(jìn)就可以滿足“風(fēng)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(tái)望遠(yuǎn)鏡的聚焦鏡組件由德國(guó)馬普學(xué)會(huì)地外物理研究所（MPE）設(shè)計(jì)、意大利梅迪拉瑞公司生產(chǎn)。于是，袁為民和陳勇先后帶隊(duì)赴梅迪拉瑞公司考察，并主動(dòng)拋出“橄欖枝”。MPE很快同意提供設(shè)計(jì)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(xiàng)后，受“天關(guān)”衛(wèi)星巨大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)潛力和先進(jìn)的技術(shù)吸引，歐洲航天局（ESA）和MPE主動(dòng)向中國(guó)科學(xué)院提出合作意愿。經(jīng)過(guò)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(xiàng)目，使該項(xiàng)目成為中國(guó)主導(dǎo)的國(guó)際合作空間科學(xué)項(xiàng)目，并開(kāi)展了實(shí)質(zhì)性的深度技術(shù)和科學(xué)合作。

　　“如何參加九游娛樂(lè)的社區(qū)活動(dòng)？”

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

　　為了達(dá)到備份的目的、追求更大科學(xué)性能并獲得科學(xué)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(jìn)的探測(cè)器PN-CCD。利用PN-CCD，高能所團(tuán)隊(duì)研發(fā)了焦面X射線相機(jī)。就這樣，一套雙筒連體、雙鏡頭、雙探測(cè)器的“雙胞胎”FXT組合得以實(shí)現(xiàn)。

　　不僅如此，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手的國(guó)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(xiàng)目提出時(shí)，衛(wèi)星總師張永合擔(dān)任中法合作的伽馬暴探測(cè)衛(wèi)星（SVOM）項(xiàng)目系統(tǒng)工程師。他提出通過(guò)國(guó)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(guò)多年復(fù)雜曲折的談判，2022年中國(guó)科學(xué)院與法國(guó)宇航局終于在“天關(guān)”衛(wèi)星項(xiàng)目上達(dá)成合作。

　　“國(guó)際合作為我們提供了關(guān)鍵技術(shù)支持，確保了項(xiàng)目順利推進(jìn)，極大地提升了衛(wèi)星和項(xiàng)目的整體水平、科學(xué)價(jià)值和國(guó)際影響力?！痹瑸槊駨?qiáng)調(diào)。

　　事實(shí)上，在前期的單筒方案中，陳勇始終放心不下的是“風(fēng)行天”作為一個(gè)航天任務(wù)的可靠性?！皢蝹€(gè)聚焦鏡和單個(gè)探測(cè)器的設(shè)計(jì)，一旦有一處故障，整個(gè)項(xiàng)目就會(huì)失敗?！彼钪教祛I(lǐng)域中“單點(diǎn)故障”面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

　　為此，“天關(guān)”衛(wèi)星立項(xiàng)后，他們提出改進(jìn)計(jì)劃，希望通過(guò)抽屜式的左右拉動(dòng)方式增加一塊探測(cè)器，以便在其中一塊探測(cè)器出現(xiàn)故障時(shí)可以切換至另一塊使用。

　　衛(wèi)星總師和首席科學(xué)家考慮到，這一方案盡管提供了備份，卻引入了新的風(fēng)險(xiǎn)，切換探測(cè)器的設(shè)計(jì)方案需要非常謹(jǐn)慎?！叭绻麅蓧K探測(cè)器切換的驅(qū)動(dòng)裝置在過(guò)程中停住了，可能結(jié)果比之前更壞。”張永合說(shuō)。

　　為了不留下致命的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出一個(gè)極為大膽的想法：給“風(fēng)行天”再增加一臺(tái)獨(dú)立工作的望遠(yuǎn)鏡。而這一設(shè)計(jì)上的改變需要讓衛(wèi)星進(jìn)行一次“大變身”，包括重新設(shè)計(jì)“風(fēng)行天”結(jié)構(gòu)。“衛(wèi)星從合格到卓越，差別還是很大的，我們?cè)敢馀c科學(xué)家一起追求卓越?！睆堄篮险f(shuō)。這一改變使項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)階段比預(yù)期延遲了半年才完成，為此，張永合和整個(gè)工程團(tuán)隊(duì)承受了巨大的壓力。

　　針對(duì)如何為“風(fēng)行天”增加一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)提出一個(gè)顛覆性想法：利用衛(wèi)星平臺(tái)結(jié)構(gòu)滿足載荷焦距長(zhǎng)度的需求，對(duì)兩套聚焦鏡和兩套探測(cè)器分別支撐，從而實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)后隨望遠(yuǎn)鏡同時(shí)在軌工作。這相當(dāng)于讓“風(fēng)行天”的“身子”不僅連體，還成為衛(wèi)星平臺(tái)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(cè)器和聚焦鏡組件備份件漂洋過(guò)海來(lái)到中國(guó)，“風(fēng)行天”在衛(wèi)星的“大變身”中實(shí)現(xiàn)了由“單筒望遠(yuǎn)鏡”到“雙筒望遠(yuǎn)鏡”的飛躍。

　　同時(shí)，為確保衛(wèi)星的超潔凈需求，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)在全流程中實(shí)施了嚴(yán)格的防污染控制措施。張永合介紹，在中國(guó)科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院的廠房?jī)?nèi)，團(tuán)隊(duì)為衛(wèi)星搭建了一個(gè)千級(jí)潔凈的專屬房間，用于操作和存儲(chǔ)，并隨衛(wèi)星運(yùn)至發(fā)射場(chǎng)。從部組件的研制、處理、裝配到存儲(chǔ)、運(yùn)輸、發(fā)射，每個(gè)環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)特殊處理，確保“一塵不染”，完成了國(guó)內(nèi)首次全流程超潔凈條件下的高精度X射線望遠(yuǎn)鏡集成。

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

　　對(duì)陳勇而言，這張?jiān)虑蛴跋袼愕蒙鲜且环荨按蠖Y包”。受X射線望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)所限，保持月亮始終位于視野中心并進(jìn)行連續(xù)拍攝的難度極高，對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)要求也很高，因此用X射線望遠(yuǎn)鏡拍攝滿月一直是個(gè)挑戰(zhàn)。

　　得益于“風(fēng)行天”的出色表現(xiàn)，中國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了對(duì)滿月的X射線年中秋之夜，在自古就有賞月傳統(tǒng)的中國(guó)，億萬(wàn)民眾通過(guò)電視新聞畫(huà)面，首次欣賞到X射線望遠(yuǎn)鏡“眼中”的滿月。

　　不僅如此，科學(xué)家從“風(fēng)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(hào)X射線譜儀研制的日子。當(dāng)時(shí)，那臺(tái)設(shè)備尚不具備成像功能，只能利用其在月球軌道上運(yùn)行所獲得的數(shù)據(jù)重建月面元素分布?！岸裉欤L(fēng)行天在地球軌道上就能完成曾經(jīng)只能在月球軌道上進(jìn)行的觀測(cè)任務(wù)，并且在月表元素分析方面做得更好?！标愑聦?duì)此感到十分欣慰。

　　“風(fēng)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(cè)到更微弱的彌散X射線輻射，這對(duì)星系團(tuán)和星系外圍熱氣體性質(zhì)的研究非常重要。”陳勇說(shuō)。同時(shí)，由于“風(fēng)行天”響應(yīng)速度快，可以在太陽(yáng)耀斑發(fā)生后，即時(shí)轉(zhuǎn)向觀測(cè)太陽(yáng)系內(nèi)木星及土星等天體，他對(duì)研究這些天體的輻射機(jī)制充滿了期待。

　　在陳勇看來(lái)，“風(fēng)行天”的成功還離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)中外聘技術(shù)人員的努力。他們不但參與承擔(dān)了質(zhì)量和調(diào)度等重要工作，還承擔(dān)了大量重復(fù)性勞動(dòng)和“技術(shù)含量”看似較低的任務(wù)。這些工作看似簡(jiǎn)單，但對(duì)項(xiàng)目的成功至關(guān)重要。

　　“團(tuán)隊(duì)以平等相待的原則，尊重每個(gè)人的努力和貢獻(xiàn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同解決問(wèn)題，形成了強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)凝聚力。正是這種平等和相互尊重的文化氛圍，使團(tuán)隊(duì)成員能夠更好地協(xié)同工作，提升了整體戰(zhàn)斗力。”陳勇說(shuō)。

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