我國戰(zhàn)略性科技先導(dǎo)項目“空間科學(xué)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(jìn)入預(yù)定軌道，獻(xiàn)禮建黨100周年。北京玻璃研究院為該衛(wèi)星研制了全部的核心探測材料——高性能溴化鑭晶體，并受邀現(xiàn)場觀摩了衛(wèi)星發(fā)射過程。
“懷柔一號”全稱是“引力波暴高能電磁對應(yīng)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(yīng)體的科學(xué)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(xué)家破解中子星與黑洞的形成和演化過程等科學(xué)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(shè)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(yù)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(xué)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(yīng)體信號。同年，為引力波暴探測做出重要貢獻(xiàn)的3名美國科學(xué)家獲得了諾貝爾物理學(xué)獎，標(biāo)志著人類進(jìn)入了“引力波天文學(xué)”的新時代。科學(xué)家們預(yù)測，下一個探測亮點應(yīng)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(xué)先機，中國科學(xué)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(xué)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）。高性能溴化鑭閃爍晶體作為GRD探測器的核心部件，首次被大規(guī)模應(yīng)用于空間科學(xué)研究領(lǐng)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(dān)其核心探測材料——溴化鑭晶體的研制。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(jìn)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。溴化鑭晶體在“懷柔一號”衛(wèi)星上成功應(yīng)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(yīng)用，將推動其在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
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