近期，“天關”衛星首批科學成果正式發布。自2024年1月9日發射以來，它探測到多種類型的暫現天體，並(bìng)捕捉到幾例可能的新類型暫現源。其卓越的X射線探測能力得益於(yú)核心載荷——寬視場X射線望遠鏡（WXT，中文名爲萬星瞳），也被稱爲“龍蝦眼”。
科研團隊(duì)自豪地表示：“國(guó)際上至今沒有能與‘龍蝦眼’媲美的載荷甚至樣機，我們在技術上一步跨越近30年！”
一、“試(shì)試(shì)就試(shì)試(shì)”
恒星爆炸、中子星合並(bìng)、黑洞吞噬恒星……一系列天文事件總在瞬間發生，大量X射線光子向四面八方奔騰而去。想要瞭(le)解這些天文事件，用一台能看到極其廣闊宇宙空間的望遠鏡去捕捉、觀察X射線不失爲一個好辦法 。
2000年以來，“時域天文學”逐漸成爲國際天文學界的前沿領域，採(cǎi)用“龍蝦眼”結構設計觀察X射線的望遠鏡是推動(dòng)這一領域的先進工具。這項技術最初的想法源自美國天文學家羅傑·安吉爾1979年發表的一篇論文。
2010年夏天 ，剛從(cóng)清華大學完成博士後工作的張臣即将入職國家天文台 ，他接到中國科學院高能物理研究所研究員張雙南的電(diàn)話 。
“‘龍蝦眼’可能是個突破點 ，要不你來試試？”張雙南開門見山 。“試試就試試！”張臣毫不遲(chí)疑地答應瞭(le) 。
就這樣，張臣入瞭(le)“龍蝦眼”的“坑”，擔(dān)任剛剛提出的空間站X射線全天監視器技術負責人。當時還沒有“龍蝦眼”在空間項目中成功應用的先例。張臣深知，自己面對的是一道世界級難題。
二、自主攻克緻命問題
鏡片是“龍蝦眼”望遠鏡的關鍵部件之一，當(dāng)時，僅有一家法國公司有能力生産(chǎn)這樣的鏡片。“他們每片賣20萬元，我們計劃購買400多片 ，對方不降價也不保證質量。”
經過反複溝通，團隊決定先嘗試購買20片鏡片。結果 ，等拿到産(chǎn)品 ，檢測(cè)後卻發現隻有10片可用。“對一個空間望遠鏡項目而言，這是一個緻命問題。”張臣說。
在希望最渺茫的時候，團隊也沒有放棄。2015年 ，在“天關”衛星背景型号研究後期 ，國内一家生産(chǎn)相近産(chǎn)品的企業——北方夜視公司主動請纓，承擔(dān)“龍蝦眼”光學器件的自主研制任務。
在張臣的記憶裏，那是一段爲瞭(le)夢想而忘我奮鬥的難忘時光。“一開始鏡片性能很差，科研團隊投入瞭(le)全部精力，實現瞭(le)快速疊(dié)代。”
北方夜視公司不計成本，分批生産瞭(le)2萬餘片“龍蝦眼”鏡片，並(bìng)進行批量化篩選，完成瞭(le)正樣所需的400餘片鏡片的篩選，再由人工複核，最終實現所有正樣鏡片參數零錯誤。
大家對每一個指标精益求精，甚至不惜重新設計。對於(yú)代表分辨率的指标“角分”，團隊一個角分一個角分“死磕”。最終，這一指标達到4至5角分，最佳達到3角分，處(chù)於(yú)國際領先水平。
三、沒(méi)有先例的超前決(jué)定
團隊遇到的另一個挑戰是光子探測器研制。經過大量實驗驗證後，團隊創新性地将背照式互補(bǔ)金屬氧化物半導體（CMOS）應用於(yú)探測X射線光子。盡管CMOS早已廣泛應用於(yú)數碼相機、手機攝像頭，但這是國際上首次将CMOS探測器應用於(yú)空間X射線天文探測。
2022年7月，“龍蝦眼X射線成像儀”（LEIA）在軌(guǐ)試驗取得成功。但在工作瞭(le)一段時間後，在軌(guǐ)試驗的CMOS出現瞭(le)異常條紋。
國家空間科學中心組織幾家單位共同分析，在盡可能短的時間裏，把能想到的實驗都做瞭(le)。那段時間裏，整個團隊神經緊繃(běng)，許多人的眼睛都是紅的，鉚足瞭(le)勁在幹。
所幸，通過缜密的實驗，他們基本得出結論 ：這是一個由局部缺陷引發(fā)的個别案例，而非批量生産(chǎn)的問題。項目按計劃繼續向前推進。
四、互補，但不越位
在“龍蝦眼”的研制中，3家單位的科研團隊發揮各自優勢，通力合作，共同攻克瞭(le)一個又一個技術難題，成功完成全部國産(chǎn)化的自主研制。
其中，國家天文台負責設備(bèi)的科學性，提供光學設計、鏡片參數的X射線測試、鏡片質量改進路線的科學建議，以及“龍蝦眼”聚焦鏡組件的自動化裝調、測試和标定；北方夜視公司負責鏡片實際加工和工藝改進；上海技物所則負責工程實現，組裝整個載荷儀器，逐一攻克瞭(le)結構熱控、橫向陣列、CMOS探測器複雜結構、精密熱控及電子學等關鍵技術。國家天文台和上海技物所還負責完成瞭(le)完整的“龍蝦眼”望遠鏡模塊地面X射線标定。
這次合作就像一支足球隊踢瞭(le)一場好球，每個人都有明確的位置，隊員們互相配合、互補，並(bìng)且沒有越位。
“遇到問題時互相幫(bāng)忙，共同努力解決問題，團結協作的精神是確(què)保項目成功的關鍵。”張臣說。
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