爱因斯坦探测器：中科院牵头的创新X射线“龙虾眼”任务即将发射
爱因斯坦探测器由中科院、欧空局和MPE联合研制，将于2024年发射，这项任务配备了新一代高灵敏度、宽视角的X射线仪器，将对天空进行巡天观测，寻找来自中子星和黑洞等神秘天体的强大X射线光爆。爱因斯坦探测器是由中科院牵头，与欧洲航天局（ESA）和德国马克斯-普朗克地外物理研究所（MPE）共同合作完成的。
爱因斯坦探测器艺术家印象。爱因斯坦探测器将于2024年1月发射升空，其目的是探测天空中中子星和黑洞等天体发出的X射线。资料来源：中国科学院
欧空局将获得爱因斯坦探测器观测所产生数据的 10%，作为对该任务的开发及其科学目标定义的回报。
"爱因斯坦探测器的创新设计使其能够一目了然地监测大片天空。通过这种方式，我们可以发现许多新的来源，同时研究来自已知天体的 X 射线光在长时间内的行为，"欧空局爱因斯坦探测器项目科学家 Erik Kuulkers 说。"宇宙是我们研究高能过程的唯一实验室。像爱因斯坦探测器这样的任务对于推进我们对这些过程的理解和进一步了解高能物理的基本方面至关重要。"
爱因斯坦探测器将用X射线研究宇宙。这项任务配备了新一代 X 射线仪器，具有高灵敏度和非常宽的视野，将对天空进行勘测，寻找来自中子星和黑洞等神秘天体的强大 X 射线光爆炸。资料来源：欧空局
与夜晚点缀我们天空、可靠地标示星座的恒星不同，大多数闪耀着 X 射线的宇宙天体都非常易变。它们不断地变亮和变暗，在许多情况下，它们会短暂地出现，然后又长时间地消失（这类天体被称为瞬变天体）或永远消失。
在动荡的宇宙事件的推动下，来自天文源的 X 射线光非常难以预测。然而，它却蕴含着宇宙中一些最神秘的天体和现象的基本信息。X 射线与中子星之间的碰撞、超新星爆炸、物质坠落到黑洞或超密恒星上，或者从环绕这些奇异神秘天体的炽热物质盘中喷出的高能粒子有关。
爱因斯坦探测器将通过发现新的来源和监测满天闪耀着 X 射线的天体的可变性，增进我们对这些宇宙事件的了解。
例行发现新 X 射线源的能力对于推进我们对引力波起源的理解至关重要。当两个超高密度的大质量天体（如两个中子星或黑洞）发生碰撞时，它们会在时空结构中产生波，这些波会穿越宇宙距离到达我们身边。目前，地球上的一些探测器能够记录这种信号，但往往无法找到信号源。如果涉及中子星，这种"宇宙碰撞"会伴随着巨大的能量爆发，波及整个光谱，尤其是 X 射线。爱因斯坦探测器使科学家们能够及时研究这些短暂的事件，从而帮助我们确定在地球上观测到的许多引力波脉冲的来源。
在这张 2023 年 11 月的照片中，中国科学院（CAS）的工程师团队正在位于中国西南部西昌的卫星发射中心完成爱因斯坦探测器航天器的建造。在这一阶段之后，太阳能电池板被安装到服务舱结构的两个相对面上。完工的爱因斯坦探测器宽约 3 米，高约 3.4 米，重约 1450 公斤。图片来源：中国科学院
太空中的龙虾眼
为了实现所有科学目标，爱因斯坦探测器配备了新一代高灵敏度、能够观测大面积天空的仪器：宽视场X射线望远镜（WXT）和后续X射线望远镜（FXT）。
WXT 采用模仿龙虾眼睛的光学模块化设计，并使用创新的微孔光学技术。这使得该仪器能够一次观测 3600 平方度（接近天球的十分之一）。得益于这种独特的能力，爱因斯坦探测器可以在围绕地球运行的三个轨道上（每个轨道耗时 96 分钟）监视几乎整个夜空。
这张图片显示的是龙虾眼睛的显微镜视图。龙虾的眼睛由排列在球体上的平行微观方孔组成，可将光线反射到球形中心。受龙虾眼睛的启发，天文学家开始利用类似的光学原理开发望远镜。这些望远镜使用方形管将光线引向探测器。爱因斯坦探测器和 SMILE 等新型望远镜就采用了这种光学技术。资料来源：J.
WXT 发现的新的 X 射线源或其他有趣的事件会被更敏感的 FXT 盯住并进行详细研究。最重要的是，航天器还将向地面发射警报信号，以触发地球上和太空中其他波长（从射电到伽马射线）的望远镜。它们将迅速指向新源，收集珍贵的多波长数据，从而对这一事件进行更深入的研究。
欧空局在开发爱因斯坦探测器的科学仪器方面发挥了重要作用。它为测试和校准 X 射线探测器和 WXT 光学系统提供了支持。欧空局与 MPE 和 Media Lario（意大利）合作开发了 FXT 两台望远镜之一的镜组件。
在这张拍摄于 2023 年 5 月的照片中，中国科学院高能物理研究所的工程师团队正在为爱因斯坦探测器任务完成后续 X 射线望远镜（FXT）的建造工作。如图所示，FXT 由两台 X 射线望远镜组成。每个单元的光学系统都采用了经典的 Wolter-I 设计，其反射镜组件基于最初为欧空局 XMM-Newton 开发的技术。资料来源：中国科学院
FXT 镜组件基于欧空局 XMM-Newton 任务和 eROSITA X 射线望远镜的设计和技术。MPE 为 FXT 的另一台望远镜提供了反射镜组件，并为 FXT 的两个单元开发了探测器模块。欧空局还提供了将不需要的电子偏离探测器的系统（电子分流器）。
在整个飞行任务期间，欧空局的地面站将帮助从航天器上下载数据。
欧空局在推进高能天文学方面有着悠久的历史。二十多年来，XMM-牛顿和Integral一直在用X射线和伽马射线仔细观察宇宙，在这一领域取得了巨大进步。欧空局还参与了日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与美国国家航空航天局（NASA）合作领导的X射线成像和光谱任务（XRISM），该任务将于2023年夏季启动。
"爱因斯坦探测器的能力与其他任务对单个宇宙源的深入研究是高度互补的，"埃里克说。这个X射线探测器也是欧空局"新雅典娜"（New Athena）任务的理想先驱，该任务目前正在研究之中，将成为有史以来最大的X射线观测站。"
编译来源：ScitechDaily
