矗立在高能所院内的“无尽阴阳”雕塑。

新华社北京6月18日电 在中国科学院高能物理研究所（以下简称高能所）的院落里，一座名为“无尽阴阳”的太极符号雕塑颇有意趣。据说，它揭示了东方哲学和高能物理共同探究的问题——万物之“道”。

中国近日成功发射的首枚Ｘ射线天文卫星“慧眼”同样要一探宇宙深处的“万物之道”。它重约2.5吨，是空间科学先导专项中重量最重、特色鲜明的一颗卫星，堪称“大国重器”。

很少有人知道，这颗卫星的背后是一条崎岖而壮丽的“悟道”之旅：六十多年来，三代科学家从零起步，殚精竭虑，让中国高能天体物理从雪山云室、高空气球到太空，一步步走向基础科学领域的最前沿。

“守株待兔”的雪山云室

1954年，在云南东川一座海拔3200米的山峰上，中国第一个宇宙线实验室建成了，得名“落雪站”。从1958年到1965年的7年里，由三个大型云室组成的实验装备陆续建成，使得这一大云雾室成为当时世界同类装置规模最大、水平最先进的仪器之一。

当年建在云南高山上的“落雪站”。（贺萌/新华社）

但是，云雾室的原理基本就像“守株待兔”，只有极高能量的宇宙线正好射进来，才能捕捉得到，效率和精度都很难保证。

到了1972年，欧洲核子研究中心等已经展开了高能加速器的研究。在此背景下，同年9月，周恩来总理指示高能物理和高能加速器的研究工作“这件事不能再延迟了”。

1973年，中国科学院高能物理研究所成立，并以云南落雪山宇宙线观测站的研究人员为主体，成立了宇宙线研究室，从此以空间、地面、地下等多种探测手段开展粒子天体物理的实验研究。

高能所研究员张承模清楚地记得，自己是1975年“上山”的，参与改造了云雾室的电子学系统。由于山高路险，科研人员一“上山”就是一年多，蔬菜、大米都需要从海拔2000多米的铜矿区扛上来。

“当时我们有一个口号叫：头顶蓝天，脚踩白云，一定要把云雾室改造好。”张承模回忆说，山上最大的敌人是寒冷和缺氧，一些身体差的人甚至会吐血。但这些年轻的物理学家颇具乐观精神，不忘观察松鼠、落地松，云雾氤氲中还会以歌声唱和。

新系统运行后的一年里，张承模和同事们值班时最主要的工作就是等待着巨大的爆炸声响起，其余时间就用看书打发时间。大家发现，真正的观测数据很少，有用的数据更是“少之又少”，根本无法形成具有国际影响力的成果。

这使得李惕碚、顾逸东、吴枚等一批年轻物理学家意识到：一定要发展主动观测的手段，挺进空间天文观测的“高地”。

“HAPI”飞入平流层

当时，他们决定把探测宇宙高能粒子的仪器安置在高空气球上，飞入平流层进行天体物理观测。

中国自行研制的高空气球飞入平流层。（贺萌/新华社）

在李惕碚的领导下，研究团队分成两队，一队由吴枚、陆柱国牵头，研制载荷探测器；另一队由顾逸东领衔，研究气球运载；此外，马宇蒨负责数据分析平台的建设。

身在载荷团队的张承模回忆，一开始大家只能从日本、德国的书上一点点了解空间观测器的概念，寻找材料，即使是制作一个最简单的光电倍增管读出系统，也吃尽了苦头。

研制气球的运载团队一样遇到了很大困难。没有计算机模拟计算升限、载重等设计参数，他们全靠纸笔运算，先把报纸一块块粘起来，像裁缝一样剪出需要的形状，再把它们拼成模型，最后据此将气球材料一块块剪下来，互相拼接成气球。

“零号”产品诞生于1983年中秋节。在河北香河县，一个3000立方米的气球带着铝制吊篮充满了氢气，携带着被泡沫包裹严实的探测器第一次飞入了平流层！

有趣的是，在这个探测器大功告成之际，大家就有了“舔犊”之心，商量着要给它起个名字，也为未来的系列探测器博个“好彩头”。最后，还是李惕碚提议用其英文缩写“HAPI”，也取“happy”的谐音，大家欣然同意。

1984年5月23日，3万立方米的高空气球带着“HAPI-1”首次实现平流层高度上对蟹状星云脉冲星33毫秒周期信号的Ｘ射线观测。

1985年9月22日，10万立方米的高空气球带着“HAPI-2”幸运地观测到了黑洞候选体——“天鹅座X-1”的时间结构和能量谱。

1987年，一颗超新星爆发，只有南半球能观测到，巴西是最好的观测地。尽管经费不足，但中国科学家还是携“HAPI-3”首次赴海外参与国际天文联合观测。

最特别的是“HAPI-4”，因为它要验证1992年由李惕碚和吴枚提出的直接解调成像方法。这种方法与西方科学界复杂、昂贵的编码孔径成像方法相比，物美价廉得“难以置信”，但也有人对此表示怀疑。

1993年9月25日，“HAPI-4”升至36-38千米的高空，对“天鹅座X-1”进行约1小时扫描观测。结果表明，HAPI-4的成像质量优于大型编码孔径成像望远镜。

至此，HAPI系列探测器完成了自己承前启后的使命。1993年，硬Ｘ射线调制望远镜（简称HXMT）项目被提出，并在2011年3月正式立项。

“神舟”“嫦娥”“天宫”开启太空观测

1992年9月21日，中国载人航天工程启动。按照计划，“神舟二号”飞船上将搭载超软Ｘ射线、Ｘ射线和伽马射线探测器。而其中的Ｘ射线探测器可谓是HXMT望远镜的最原初设计。

月球车展开机械臂展开探测。（贺萌/新华社）

通过近８年的研制，2001年1月10日，被喻为“太空实验舱”的“神舟二号”发射升空。位于飞船头部的探测器成功观测到了近30个宇宙伽马暴和近百例太阳耀斑的X射线、伽马射线暴发事例。这是中国科学家首次获得了在地球以外350公里到400公里高度的空间天文观测数据，可谓意义非凡。

2007年，X射线谱仪随“嫦娥一号”走向距离地球38万公里的深空。中国首次获得了第一手的月球元素数据，这将帮助人类探索月球的起源。

2010年10月1日，空间高分辨率Ｘ射线谱仪随“嫦娥二号”发射成功。它在月球轨道开机195天，通过数据分析获得了国际上首个基于X射线观测数据的全月铝元素分布。这一“跨越”最远的观测，还获得了中国目前分辨率最高的太阳Ｘ射线能谱，提高了人类对日地空间环境的认识。

2013年12月14日，“嫦娥三号”卫星稳稳地“落”在月球上，对月面开展巡视勘察。若干个小时后，月球车“玉兔”与着陆器分离，迈开了历史性的“又一步”。在“玉兔”的机械臂前段，就是高能所科学家研制的粒子激发X射线谱仪。

2016年9月，一枚外观像一盒方形蛋糕，而被科学家昵称为“小蜜蜂”的探测器“趴”在升空的“天宫二号”顶部，用它复杂的“眼睛”寻找宇宙中最闪耀的爆炸——伽马射线暴。

HXMT望远镜项目首席科学家张双南透露，HXMT主要研究银河系内的天体；未来新的天文卫星还可能对其中部分天体进行精细研究，同时也会对邻近宇宙展开观测；“再下一步，我们就想把研究范围扩展到整个宇宙。”（记者 屈婷 喻菲 全晓书）