中國需要有一個如同NASA或歐洲空間局那樣的獨立機構(gòu),直接負責中國空間科學的發(fā)展。
《科學新聞》報道 “作為科學家,我感覺到一種恥辱,新華社早已向全世界公布了中國2010年的發(fā)射計劃,如今各國學者都在關(guān)注,我們卻發(fā)射不了!”說話人是中科院院士、中科院高能物理研究所研究員、清華大學天體物理中心主任李惕碚,他所說的發(fā)射計劃是空間硬X射線調(diào)制望遠鏡HXMT項目(Hard X-ray Modulation Telescope)。
李惕碚透露,HXMT項目在正式通過科學評審和立項可行性評估后始終無法得到財政支持。
為了這個科學項目,今年70歲的李惕碚已經(jīng)鉆研了近20年。在花費了十幾年時間說服了眾多科學上的反對者和質(zhì)疑者后,被稱為“中國哈勃”的HXMT項目卻在難以理順的航天科研體制下被推遲。
探索20年
“硬X射線是有待人類巡天開拓的最后一個電磁波段,由中國開拓硬X射線巡天的機會正在迅速喪失!薄钐桧
硬X射線是高能天體物理研究的關(guān)鍵波段,主要用于研究臨近黑洞強引力場區(qū)域的時間、空間和物質(zhì)性質(zhì),是尋求物理科學基本問題突破的重要途徑。但由于天體的高能輻射(X射線,γ射線)會被地球大氣吸收,必須在地外空間才能觀測到,因此天文衛(wèi)星是進行硬X射線觀測的主要手段。
1970年美國率先實現(xiàn)人類歷史上首次X射線(2-20Kev)巡天,隨后研究者發(fā)現(xiàn)對于研究天體極端條件下的高能過程,光子能量高于10-20 Kev的硬X射線是比X射線更重要的窗口,因此在1996年,美國宇航局便將硬X射線巡天列為上世紀90年代空間高能天體物理的首要任務。
不過,因為解決硬X射線成像技術(shù)的難題一直未能突破,而上世紀70年代開始發(fā)展的傳統(tǒng)的編碼孔徑技術(shù)所需的位置靈敏探測器(Position Sensitive Detector)技術(shù)復雜、系統(tǒng)龐大、造價昂貴,所以美國并未能在20世紀內(nèi)完成這一任務。
李惕碚及其高能所同事吳枚等另辟蹊徑,于1992年提出了新的成像技術(shù)——直接解調(diào)方法,即應用非線性的數(shù)學手段,直接解原始的測量方程實現(xiàn)反演成像。由于更充分地利用了數(shù)據(jù)中有關(guān)測量對象和測量儀器的信息,因此使用同樣的數(shù)據(jù)可得到比傳統(tǒng)方法更好的結(jié)果,這使人們用簡單成熟的硬件技術(shù)實現(xiàn)高分辨和高靈敏度硬X射線巡天成為可能。
1993年,高能所研制了非位置靈敏(Non-Position Sensitive)硬X射線探測器,通過高空氣球?qū)诙春蜻x體天鵝座X-1進行掃描觀測,并利用直接解調(diào)技術(shù)實現(xiàn)了高分辨硬X射線成像,成功證明了直接解調(diào)技術(shù)的可靠、有效。
基于此,高能所和北京天文臺同年提出了“九五”重大科學工程“空間硬X射線調(diào)制望遠鏡HXMT”項目建議,建造世界最高靈敏度的空間硬X射線望遠鏡,完成人類首次硬X射線成像巡天,發(fā)現(xiàn)大批超大質(zhì)量黑洞,深入研究中子星和黑洞強引力場。
然而,李惕碚透露,由于這項新技術(shù)與歐美多年來發(fā)展的傳統(tǒng)方法不同,因此很多人不相信低分辨的非成像探測器可以實現(xiàn)高分辨成像。1994年,由于“作為核心的方法有待確認”,HXMT項目未能獲準進入“九五”重大科學工程。
為了推動項目進展,心急如焚的李惕碚在1996年給國務院與科技界領(lǐng)導人寫信,呼吁“正確地判斷和抓住科學發(fā)展中的重大機遇”,但沒有得到任何回音。
不得已,李惕碚領(lǐng)導的團隊開始了長達10余年的論證歷程,他們利用國外的衛(wèi)星數(shù)據(jù),通過直接解調(diào)方法取得了一系列新的成果,包括發(fā)現(xiàn)了新天體和新現(xiàn)象,發(fā)表了數(shù)十篇論文,漸漸才得到國內(nèi)外同行的接受。2000年申請到“973”項目,2005年,HXMT衛(wèi)星終于被遴選為“十一五”民用航天空間科學衛(wèi)星項目。
此時,基于傳統(tǒng)成像技術(shù)的歐洲INTEGRAL衛(wèi)星和美國硬X射線巡天望遠鏡SWIFT已分別于2002年和2004年發(fā)射上天。