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“天关”卫星

“天关”卫星

“天关”卫星，又名爱因斯坦探针（阿尔伯特·爱因斯坦 Probe，简称EP），是一颗于2024年发射的X射线天文卫星，可以帮助搜寻和精确定位引力波源，发现宇宙中更遥远、更暗弱的天体和转瞬即逝的神秘现象，是中国第一颗面向时域天文学的X射线成像天文卫星。

“天关”卫星由一台全天监视器型宽视场 X 射线望远镜（WXT）和一台后随观测的窄视场 X 射线望远镜（FXT）组成，其中 FXT 用于暂现源和爆发源的后随观测及机遇目标观测。该卫星是中国科学院空间科学先导专项二期继“太极二号”“怀柔二号”“夸父二号”之后，研制的又一颗空间科学卫星，欧洲航天局、德国马普地外物理研究所和法国航天局共同参与了卫星项目。

2024年1月9日，中国在西昌卫星发射中心使用长征二号系列运载火箭丙运载火箭，成功将爱因斯坦探针卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。10月31日，爱因斯坦探针卫星在轨交付，并命名为“天关”卫星。同日，卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民发布了卫星在轨取得的首批科学成果。

名称由来

爱因斯坦探针

爱因斯坦探针卫星是中国科学院空间科学先导专项研制的一颗空间科学卫星，因主要科学目标涉及黑洞、引力波等爱因斯坦相对论的重要预言，取名为“爱因斯坦探针”。

天关

中国北宋至和元年（公元1054年）司天监观测并记录的“天关客星”超新星爆发（SN 1054），是人类历史上最重要的天文事件之一，被世界科技史界称为“中国新星”。其遗骸形成的蟹状星云，是国际天文界广泛引用的《梅西耶星表》中的第一号天体。

2024年4月，在2024年中关村论坛年会上，EP卫星发布了第一批在轨探测图像，蟹状星云的X射线波段“证件照”就在其中。袁为民表示，将EP卫星命名为“天关”，体现了中国在超新星爆发观测记录方面的深厚渊源和对世界天文学的卓越贡献。

历史沿革

研制单位

爱因斯坦探针卫星工程大总体和地面支撑系统由中国科学院国家空间科学中心负责研制建设，卫星系统由中国科学院微小卫星创新研究院负责抓总研制，科学应用系统由中国科学院国家天文台负责研制建设，测控系统由中国西安卫星测控中心负责实施，运载火箭由中国运载火箭技术研究院负责研制生产。

研究进程

2013年，中国科学院提出了爱因斯坦探针卫星计划。

2016年12月1日，中国科学院国家空间科学中心召开新闻发布会透露，继暗物质粒子探测卫星“悟空”、实践十号返回式科学实验卫星、量子科学实验卫星“墨子号”发射升空并取得初步科学成果后，“十三五”空间科学任务现已全面启动，争取在2020年前后，发射爱因斯坦探针等多颗卫星。

2017年12月29日，中国科学院战略性先导科技专项空间科学（二期）部署的空间科学卫星之一的爱因斯坦探针卫星经中国科学院批准立项。

2018年7月4日，中国科学院在北京怀柔科学城宣布 “空间科学（二期）” 战略性先导科技专项正式启动。

2022年3月25日，中国科学院国家空间科学中心在北京组织召开了爱因斯坦探针卫星初样研制总结暨正样设计评审会，评审委员会同意通过评审，转入正样研制阶段。

2023年1月，第35届全国空间探测学术研讨会上，爱因斯坦探针卫星首席科学家、中国科学院国家天文研究员袁为民介绍爱因斯坦探针项目已进入正样的最后研制阶段，计划于2023年底发射爱因斯坦探针。有望捕捉超新星爆发出的第一缕光，帮助搜寻和精确定位引力波源，发现宇宙中更遥远、更暗弱的天体和转瞬即逝的神秘现象。

发射升空

2024年1月9日，中国在西昌卫星发射中心使用长征二号系列运载火箭丙运载火箭，成功将爱因斯坦探针卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。10月31日，爱因斯坦探针卫星在轨交付，并正式命名为“天关”卫星。

研究原因

研究目的

快速暂现源产生于天体演化以及致密天体形成和演化的关键阶段，其中的一些物理本质和过程仍不清楚，它们是宇宙学、星系研究的探针，也是探索极端条件下物理规律的实验室，为此，发现暂现源等现象有助于宇宙的探索。而X射线是暂现源探测的重要波段，因为宇宙中很多壮观和神奇的暂现源和爆发源都是在短时间内可以辐射巨大的能量，在X射线波动呈现复杂的亮度变化，如正在吞噬恒星的黑洞，恒星死亡时绽放的灿烂“烟火”。而龙虾眼望远镜是中国研究的新型X射线望远镜，可以观测到宇宙中软X射线辐射的天体，而爱因斯坦探针卫星就采用了龙虾眼望远镜技术，它灵敏度相对较高，可以探测的目标广泛，可以对目前知之甚少的软X射线波段进行大视场、高灵敏度、快速时域巡天监测，有助于发现宇宙中的更多的暂现源和爆发源。

科学目标

爱因斯坦探针的科学核心目标：（1）探索宇宙中X射线暂现和剧变天体，监测已知天体的活动特性，并研究相关行为的性质及物理机制；（2）搜寻宇宙中沉寂的黑洞耀发现象，绘制黑洞的分布，进一步对其起源、演化及吸积过程进行研究和解释；（3）探寻产生引力波事件的致密天体及其合并过程的认知。

工作任务

爱因斯坦探针卫星探测到宇宙中的暂现源和爆发源，将实时发布预警来触发其他地面或空间天文设备，有望在多波段实现暂现源和爆发源从极早期开始的完整监测，从而对暂现源和爆发源的物理过程等做出全面研究及解释。

研究项目

2018年7月4日，中国科学院在北京怀柔科学城宣布“空间科学（二期）”战略性先导科技专项正式启动，在卫星工程中，爱因斯坦探针将在软X射线波段对宇宙天体开展高灵敏度实时动态巡天监测，有望在发现和探索宇宙中沉寂黑洞的耀发、探寻来自引力波源的X射线信号、发现宇宙中X射线剧变天体等方面取得科学突破。

2022年8月27日，在第二届中国空间科学大会上，来自中国科学院国家天文台的研究人员发布了EP-WXT探路者的首批在轨实测结果。该设备是爱因斯坦探针(EP)卫星宽视场X射线望远镜(WXT)的一个实验模块，于北京时间2022年7月27日搭载空间新技术试验卫星发射升空。

2022年12月报道，在中科院空间科学先导专项的支持下，国家天文台成功研制出龙虾眼聚焦镜，并由中科院中国科学院上海技术物理研究所集成研制出完整的宽视场X射线望远镜，作为中科院爱因斯坦探针（EP）卫星 WXT载荷的一个实验模块。该设备的关键器件，包括龙虾眼聚焦镜和由大阵列CMOS传感器组成的焦面探测器，均为中国自主研发。这也中国科学家创新性的CMOS应用于空间X射线天文探测，属国际首次。

由中国科学院主导，欧洲航天局、德国马普地外物理所和法国航天局共同参与的爱因斯坦探针（EP）卫星已完成中欧联合科学团队正式成员的组建。4月19日，EP卫星科学团队启动会在线上召开，来自中国（包括港台地区）和欧洲6个国家的超过130位科研人员出席了会议。

科研成果

2024年4月8日，“天关”卫星发现一例暂现天体EP240408a，并记录了其X射线的一次剧烈爆发。此次爆发的亮度增强了300倍，持续了仅12秒。该暂现天体的光谱和光变性质与迄今所观测到的任何一类已知天体均不完全相符，在丰富研究者对宇宙中的暂现源族群和极端物理过程认知方面具有重要意义。相关研究成果于北京时间10月30日在《中国科学：物理学力学天文学》期刊在线发表，这是研究团队首篇正式发表的科学论文。4月27日，爱因斯坦探针卫星首批在轨探测图像在京发布，包括银心的观测图像、暂现源图像、蟹状星云观测图像、梅西耶87椭圆星系观测图像等在内的11幅科学图像，展示了宇宙“烟火”。

2024年9月17日，爱因斯坦探针（EP）空间X射线天文台，从太空传回月亮的X射线照片，可以观察到在X光波段里不一样的月亮，这些图像是由EP卫星上的“风行天”X射线望远镜（FXT）获得的，这也是中国科学家首次用自己研发的空间望远镜观测得到完整月亮的X光图像。

2024年10月31日，在中国科学院国家空间科学中心举行的爱因斯坦探针卫星（“天关”卫星）在轨交付仪式暨成果发布会上，卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民发布了卫星在轨取得的首批科学成果。自2024年1月9日成功发射以来，“天关”卫星成功获取了由中国自主研制设备观测到的首张全天X射线天图，标志着X射线时域天文领域进入了新的时代。

在测试和运行的初期阶段，“天关”卫星已成功探测到60例确定的暂现天体，上千例暂现天体候选体，以及480多例恒星耀发，探测到上百例已知天体的爆发，向国际天文界发送了100多条天文警报，引导了国际上地面和空间多波段设备的后随观测。“天关”卫星所探测到的X射线暂现天体种类丰富，涉及了恒星、伴星、中子星、各种质量类型的黑洞、伽马射线暴、超新星等，辐射持续时长覆盖了从几十秒到几个月，跨越了6个数量级。“天关”探测到最远的天体是来自256亿光年之外的伽马射线暴EP240315a。这一发现表明了卫星探测来自遥远的早期宇宙伽玛暴的能力，也为进一步理解恒星塌缩产生黑洞及相对论性喷流的物理过程提供了新的视角。