空间天文望远镜开创了人类探索宇宙的一个窗口,而为了完成HXMT卫星的研制,科学家们付出了近二十年的努力,克服了经验、经费、人才不足的种种困难,终于走到了今天。

  HXMT卫星有效载荷副总设计师、中科院高能物理研究所研究员徐玉朋介绍,这个项目是20世纪90年代提出的,经过很多阶段,到2011年正式工程立项,研制要求等方面都明确了。

  随着HXMT卫星正式工程立项,奔走多年的李惕碚院士终于如愿。然而,立项仅仅是个开始。

  HXMT卫星有效载荷总质量师、中科院高能物理研究所研究员张承模说,面临的最大的问题就是,大家是一个全新的队伍。

  李惕碚院士心中所想的不仅要把这个卫星做好,更要通过这个卫星为国家培养一支队伍。当时,王焕玉属于团队中的管理层,而卢方军、徐玉朋、宋黎明、张澍、陈勇、屈进禄等属于中年一代,刘聪展、曹学蕾等属于年轻一代。

  中科院高能物理研究所所长助理、研究员,HXMT卫星有效载荷总师卢方军说,大家都希望能使得中国的空间高能天体物理的研究真的和国家经济地位相称,无论从科技创新个人的职业生涯来说,都希望能够对得起自己,这是一个大家共同的愿望。

  然而,团队在研制卫星过程中很快遇到了一个难题。立项后的课题进展并不顺利,发射时间一拖再拖。而原定的科研目标——寻找被尘埃高度遮挡的超大质量黑洞被其他国家科研团队实现了,那该怎么办?

  2016年,美国宣布探测到引力波。张双南作为首席科学家认为,卫星虽然不能探测引力波,但是可以探测伽马射线暴。经过反复论证,HXMT卫星携带的探测器集中到了三种望远镜上:高能、中能和低能。

  高能团队:必须国产化

  2011年初,刘聪展从清华大学调到中科院高能所接管HXMT卫星高能望远镜的研制工作,摆在他面前的是一个艰难的抉择。

  中科院高能物理研究所副研究员、HXMT卫星有效载荷高能X射线望远镜主任设计师刘聪展介绍,高能望远镜里最主要的一个探测设备最开始的时候是希望从美国进口,但国外对我们进行禁运,在国内也走访了很多家的研究单位,都不具备生产这么大的这种晶体的能力,这是当时碰到的一个很大的技术问题。“真正让我下定决心开始做国产化大概是在2012年的六七月份的时候,我们算是正式确定要进行国产化,并且也选定了国内的一家公司跟我们合作,那算是起点。”

  这是一个艰辛复杂的过程。科研人员花费大量精力改进封装方案和工艺,一共试制29轮,做了30多个样品,中间反反复复走了很多弯路,最终还是得到了满意的结果。

  中能团队:永不气馁

  在读研究生期间,HXMT卫星有效载荷中能X射线望远镜主任设计师曹学蕾连续参与了嫦娥一号到嫦娥三号上的X射线谱仪的研制工作。2006年,他开始负责HXMT卫星中能望远镜的设计时,对在探月技术的基础上进行自主研制充满了信心。

  “慧眼”上共有三组中能望远镜机箱,总探测器面积达到952平方厘米。

  提到中能用的硅-PIN探测器,曹学蕾则介绍说,如果全从国外购买的话,是不太现实的,这可能会花费很大的一笔费用,同时也不利于国内技术的发展。

  中能望远镜团队自主试制的硅-PIN探测器已经在实验室取得了非常好的测试效果,其性能达到国际先进水平。而另外一项新技术——低噪声ASIC,在研制与开发过程中却遇到了一些问题。基于低噪声的设计,芯片在防静电和抗辐照方面存在一些不足。

  中科院高能物理研究所副研究员、HXMT卫星有效载荷中能X射线望远镜主任设计师曹学蕾介绍,芯片在实验室使用是没有问题的,但要在空间应用就必须满足可靠性的要求,如抗辐照,抗静电等。“这个芯片是我们从国外买的,然后在国内封装,整个研制过程在防静电和抗辐照这些方面吃过很多苦头,出现过多次反复,做了很多实验,过程还是比较坎坷的。”

  整个团队花费许多精力开发的第一款ASIC的抗辐照实验结果失败,证明了该ASIC已不可能用在中能望远镜上,大家不得不从头开发新的替代技术,这让曹学蕾一夜之间头发灰白。在经过一夜思考之后,他们调整状态,重新开始投入了新方案的技术开发。

  顶着巨大的压力,中能望远镜团队最后生产出了880个探测器,安装到卫星上400多个,并成功地解决了ASIC的技术问题,终于赶上了进度。

群策群力 一飞冲天:访“慧眼”团队

图文简介

中科院高能物理研究所副研究员、HXMT卫星有效载荷高能X射线望远镜主任设计师刘聪展介绍,高能望远镜里最主要的一个探测设备最开始的时候是希望从美国进口,但国外对我们进行禁运,在国内也走访了很多家的研究单位,都不具备生产这么大的这种晶体的能力。中能团队:永不气馁在读研究生期间, HXMT卫星有效载荷中能X射线望远镜主任设计师曹学蕾连续参与了嫦娥一号到嫦娥三号上的X射线谱仪的研制工作。中科院高能物理研究所副研究员、HXMT卫星有效载荷中能X射线望远镜主任设计师曹学蕾介绍,芯片在实验室使用是没有问题的,但要在空间应用就必须满足可靠性的要求,如抗辐照,抗静电等。