全球最灵敏的引力波暴电磁对应体卫星——极目卫星是什么构造?

上一篇文章《全球最灵敏,我国的引力波暴高能电磁对应体天文预警卫星能干啥?》里,我介绍了我国最近发射的引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星(GECAM极目卫星)在天文学上的重要作用,如果没有看上一篇文章的同学,可以看完这篇文章再点上面书名号内的标题查看。(两篇文章先看哪篇都不影响阅读和理解^_^)这篇我们来简单了解一下这对史上颜值最高的天文卫星的结构。

高颜值,有实力的极目双卫星结构简析

先来看看我们超高颜值的极目卫星吧(^_^)。

对比一下,前面(上一篇文章中)的费米伽马射线空间望远镜是不是土得掉渣?其实在天文观测卫星里,费米伽马射线空间望远镜的外观是很中规中矩的,极目卫星的大师兄,我国此前发射的慧眼硬X射线调制望远镜(HXMT)的样子跟费米伽马射线空间望远镜也差不多(下图)。所以不是它们太难看,而是极目太好看了!

那我们来看看在超高颜值下,极目卫星是如何做到全球最灵敏的!

为了实现全天候无死角监测,极目的探测装置被设计成昆虫的复眼形式,因此它观测的平面角度就大于180度,这样,当两颗卫星分别处在地球两端时,它们的观测范围就完全没有盲点了。

如上图所见,每个卫星的“复眼”上安装了25个伽马射线探测器和8个荷电粒子探测器,伽马射线探测器不需要多做介绍,看名字就知道它是用来探测伽马射线的,那么荷电粒子探测器又是干啥的呢?对天文或物理稍有了解的同学一定已经猜到了:用来探测带电粒子。比如我们最熟悉的太阳风,就是太阳磁场吹出的带电粒子流,而在宇宙中,诸如黑洞和中子星喷流、磁星磁暴等,都能产生高强度的带电粒子流。

那它是用来监测太阳活动和荷电粒子暴的吗?虽然它确实能完成这样的任务,但它的设计却不是为了这个。我们知道目前的科学仪器都是电子元件,而极目上的25个伽马射线探测器上面的感光元件(光电敏感器)跟我们手机的摄像头一样,都是通过光子撞击感光元件产生电信号,虽然从伽马射线到极目的感光元件——光电敏感器能识别的光子需要通过一系列转化,不过最终的结果都是光子在光电敏感器上产生电信号。然而问题来了,带电粒子本身无需转化也能直接在光电敏感器上产生电信号,那怎么区分这些电信号是带电粒子产生的还是伽马射线转化后产生的呢?

这时荷电粒子探测器就派上用场了,它能探测出带电粒子暴,但探测不到伽马射线暴,这样,只要伽马射线探测器响应而荷电粒子探测器不响应的信号就是伽马射线暴信号了。

写在最后

很多人看到我国在科研领域的投入,使一些科研项目取得举世瞩目的成就时,会由衷的自豪,但也有部分人会冷静思考:这对我们有什么用?确实,有很多的科研项目虽然说我们能做到世界第一,比如这次的极目卫星,比如之前的天眼射电望远镜,但这些天文利器似乎离我们的生活都太远了。但其实,这除了为世界天文学做贡献以外,在科研人员的研发制造过程中,积累的先进技术最终会造福我们的是社会、生活。比如天眼制造时所攻克的钢缆抗疲劳技术就已经应用到桥梁建造中,全球最长的跨海大桥——港珠澳大桥就使用了这种技术。相信以后,会有越来越多的这类高精尖技术会应用到我们的生活中,让我们的生活变得更美好!

你认为我们应该在这些远离我们生活的科研项目上投入吗?请说出你的想法和见解。