【文汇网讯】 据中国青年报报道，与以往发射的中国卫星不同，硬X射线调制望远镜卫星「慧眼」甫一亮相就得到国际广泛的关注。这不仅因为它是我国第一颗X射线天文望远镜卫星，开闢了通过宇宙探索新窗口寻求物理科学突破的新纪元，更是因为它赶在美国NASA「超越爱因斯坦计划」黑洞发现者之前上天，成为国际上发现黑洞的一大利器。
正如美国「超越爱因斯坦计划」新一代黑洞发现者候选项目EXIST首席科学家所说：「中国硬X射线调制望远镜卫星，将是今后这段时期中研究黑洞动力学过程独一无二的，是X射线天文学发展史上的一座里程碑。」
尽管，在中国「慧眼」之前，国际上已有7颗同类型卫星，但这并不妨碍人们对这位「太空新秀」寄予厚望。
全天时观测：睁开大眼后便不再闭上
从外形和体格来看，「慧眼」卫星并不算大，只有2.5吨，不过能量却不小。航天科技集团五院硬X射线调制望远镜卫星总指挥兼总设计师潘腾说，从工程和技术指标上讲，这颗卫星在同类卫星中优势非常明显，其功能性能非常强，可对宇宙天体高能事件实现全天时、大范围观测。
换句话说，「慧眼」进入太空后就会睁开明亮的大眼，无论白天还是黑夜，24小时分秒必争，「狠狠地」盯着全宇宙，一刻也不停息地洞察着不为人知的黑洞或者是突然爆发的天文现象。
如果把「慧眼」比拟为一名战士，那么以它为圆心，全宇宙都将是它的战场，在4年多的寿命中，它不停地旋转，「大范围观测着宇宙，360度无死角，宇宙无疆，视野无涯，这就是它超强的本领。」潘腾说。
细究「慧眼」即硬X射线调制望远镜卫星的名字，其中「调制」二字让很多人不解。硬X射线调制卫星系统载荷分系统专家、中科院高能所研究员宋黎明告诉记者，这是中国科学家提出的一种原创性设计理念，用简单成熟的硬件技术便可实现高分辨和高灵敏度硬X射线成像观测。
与欧美的编码孔径成像技术不同，「慧眼」采用的是直接解调方法反演成像技术。宋黎明说，与复杂、昂贵的编码孔径成像系统相比，直接解调方法具有简单准确的优势。由于更充分地利用了数据中有关测量对像和测量仪器的信息，同样的数据经「直接解调」方法可以得到比传统方法好得多的反演结果，分辨率高，同时噪音干扰被有效抑制，背景异常干净，可以极大提高探测定位的精度。
他说，这些为「慧眼」探测宇宙空间各种高能事件、取得令人振奋的成果提供了保证。
数据传输：一场「没有关机重启」的直播
作为一个全天时工作的天文观测卫星，「慧眼」的数据传输系统被形象地称为「24小时无间断」且「没有关机重启」的直播。
对一般卫星而言，对受到影响的卫星设备实施「关机重启」，是「纠正错误」的一种被动选择。不过，航天科技集团五院硬X射线调制望远镜卫星数据传输分系统技术负责人许兴说，针对「需要数据传输分系统4年不间断工作」的「慧眼」来说，关机重启就意味着数据中断，太空信使的任务目标就无法实现。
于是，科研人员给「慧眼」配了一名专属的「太空信使」——数据传输分系统，它的主要功能是将硬X射线望远镜搜集到的数据，实时传输到数据记录系统或通过无线方式传输到地面接收站。
许兴说，这是一个忠诚、勤劳、专业的太空信使。我国硬X射线调制望远镜卫星将在轨服役4年。这4年里，它将一刻无休地进行观测，也意味着4年间卫星的数据传输分系统在轨不间断工作，「这在其他卫星上从未有过」。
这要求数据传输分系统这个「太空信使」身体倍儿棒。许兴说，科研人员要像保健医生一样，通过抗辐照加固、三模冗馀、定时刷新等手段提高产品「器官」自身抵抗力及自愈能力，确保这些「器官」可以抵御各种风险正常工作。
太空中的强辐射对卫星的敏感器件来说可是「致命杀手」。研制人员在卫星容易受辐射影响的部位加厚防辐射包裹——类似孕期的准妈妈常穿着防辐射服，来保护腹中的宝宝一样。
当然，这一层威胁还较容易得到化解，但是免于「单粒子翻转」对卫星芯片等产品的影响要复杂和艰难得多。
所谓单粒子翻转，是指宇宙中单个高能粒子射入半导体器件灵敏区，使器件逻辑状态翻转的现象。许兴说，卫星和地面计算机一样，数据均是采用二进制的「0」「1」来存储、传输和读取。单粒子不定期来袭时，数据传输分系统的某些器件一旦受到高能单粒子的撞击，就会使存储的「0」变成「1」，或者「1」变为「0」，导致数据严重错误，重者会导致传输中断，更别说正确解读、实时传输天文数据了。
按照他的说法，卫星上的一台台产品就好比人体的一个个器官，太空辐射、粒子则像数不胜数的致病细菌，这些细菌时刻企图侵蚀到「器官」内部，严重威胁着「器官」的健康。
许兴说，他所在的航天科技集团五院设计师便将重要数据分别存储3次，也就是给1个数据做了两个备份。如果数据被高能单粒子这个细菌篡改，系统会根据另外两个没有被改变的数据，进行自我修复。
「挑剔」的望远镜：把大象放进冰箱里需要几步
从值守的位置来看，「慧眼」要在距离地面550千米的高度上运行，属于低轨运行，也意味着这颗卫星要遭受来自太阳、地球和月亮三方面的影响。
「慧眼」卫星工程总师、航天科技集团五院研究员马世俊说，「慧眼」承载了中、高、低能望远镜，这些灵敏的仪器设备需要在-60℃到-80℃的低温下才能进行可靠的工作，而且必须确保望远镜不见太阳，「直射斜射都不行，以免辐射增温，增加探测器的噪声」。
马世俊说，这么「冷」而且「挑剔」的工作环境要求，在我国所有卫星研制中还是头一遭。究竟有多难，科研人员打了一个形象的比方：把大象放进冰箱里需要几步?
打开冰箱，塞进去，关上冰箱，这是一开始只有「高能」探测器的方案。但如今多了「中能」和「低能」的，就好比大象的不同部位，喜欢上了不同的温度，就需要将整只大象同时放进一个三开门的冰箱里。
想要让「大象心情愉悦」，航天科技集团五院专家告诉记者，科研人员不但运用了多级隔热措施保护控制漏热、国内技术数一数二的深冷热管技术、梯度温度加热实现防污染控制等听上去酷炫的「黑科技」，还很温馨地给卫星戴上了一顶「太阳帽」——遮阳板。
「有了这个遮阳板，阳光永远只能从遮阳板这一面过来」。可以想像，当卫星运行到太阳和地球之间时，它的视场会受到较大限制。此外，这位专家还告诉记者，科研团队还采取主动和被动控温相结合的方法，采取多极隔热、深冷热管技术以及优化观测状态等手段，多管齐下，尽可能满足卫星中「乘客」即有效载荷的苛刻需求。
责任编辑：Cancan