我國戰(zhàn)略性科技先導項目“空間科學二期”的首發(fā)星——“懷柔一號”衛(wèi)星于2020年12月10日4點14分在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功，隨后進入預定軌道，獻禮建黨100周年。
隨著“懷柔一號”衛(wèi)星的發(fā)射成功，由一輕研究院所屬北京玻璃研究院為其研制的全部核心探測材料，實現(xiàn)了在空間科學研究領域的首次大規(guī)模應用，成為“懷柔一號”衛(wèi)星項目主要創(chuàng)新點。這是北京懷柔綜合性國家科學中心空間科學實驗室掛牌后的首個科學衛(wèi)星發(fā)射任務，中國科學院與北京市人民政府共同將GECAM 衛(wèi)星命名為“懷柔一號”。作為國際首個專門探測引力波暴高能電磁對應體的科學衛(wèi)星，“懷柔一號”衛(wèi)星裝有用于探測引力波伽瑪射線暴的探測器（GRD）和用于探測荷電粒子的探測器（CPD）。其中，由北玻院研發(fā)的高性能閃爍晶體是GRD 探測器的核心部件。該晶體在天文物理方面的大規(guī)模應用，將推動其未來在其他領域發(fā)揮更重要作用。
“懷柔一號”全稱是“引力波暴高能電磁對應體全天監(jiān)測器（GECAM）”，是國際上首個專門探測引力波暴高能電磁對應體的科學衛(wèi)星，有望發(fā)現(xiàn)新的引力波暴高能輻射現(xiàn)象，并取得突破性原創(chuàng)成果。這將有助于科學家破解中子星與黑洞的形成和演化過程等科學問題。
“懷柔一號”由兩顆微小衛(wèi)星組成，采用雙星共軛軌道的星座布局，軌道高度600公里，設計服役時間3年，可以實現(xiàn)對高能電磁輻射爆發(fā)現(xiàn)象的全天360度無盲區(qū)高靈敏度監(jiān)測。
1916年愛因斯坦提出廣義相對論時預言了引力波的存在。中子星、黑洞等致密星體并合過程中一般會產(chǎn)生引力波暴，伴隨伽瑪射線暴、快速射電暴和其它光波，持續(xù)時間在0.1秒至1000秒。2017年10月16日，全球多國科學家同步舉行新聞發(fā)布會，宣布人類第一次直接探測到來自雙中子星并合的引力波暴及其電磁對應體信號。同年，為引力波暴探測做出重要貢獻的3名美國科學家獲得了諾貝爾物理學獎，標志著人類進入了“引力波天文學”的新時代。科學家們預測，下一個探測亮點應該是中子星與中子星、中子星與黑洞并合產(chǎn)生的引力波事件，并且可能在未來一兩年內(nèi)出現(xiàn)。
為了搶占科學先機，中國科學院高能物理研究所率先開展了探測引力波伽瑪射線暴的科學衛(wèi)星項目。“懷柔一號”兩顆小衛(wèi)星上都裝有25個用于探測引力波伽瑪射線暴的探測器（GRD）和8個用于探測荷電粒子的探測器（CPD）。高性能閃爍晶體作為GRD探測器的核心部件，首次被大規(guī)模應用于空間科學研究領域，是“懷柔一號”衛(wèi)星項目的主要創(chuàng)新點。
“懷柔一號”從立項到發(fā)射僅兩年時間，北玻院承擔其核心探測材料的研制。期間，北玻院團隊攻堅克難，解決了多項關(guān)鍵技術(shù)難題，克服了新冠疫情帶來的巨大困難，按照計劃進度保質(zhì)保量完成了產(chǎn)品交付，為衛(wèi)星如期發(fā)射提供了強有力的保障。在“懷柔一號”衛(wèi)星上成功應用也是該新型閃爍晶體首次在天文物理方面的大規(guī)模應用，將推動其在更廣泛的領域發(fā)揮重要作用。
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