在浩瀚宇宙中,一場跨越千年的天文探索正通過中國自主研制的衛星揭開新篇章。北宋時期,天象記錄官曾觀測到金牛座附近一顆超新星爆發,其亮度持續二十余日,這顆被命名為"天關客星"的天體在歷史長河中留下濃墨重彩的一筆。如今,中國科學院微小衛星創新研究院副院長張永合帶領團隊,通過"天關"衛星實現了對這類宇宙暫現天體的系統性觀測。
2024年1月,這顆承載特殊使命的衛星從西昌衛星發射中心升空,成為全球首顆具備大視場X射線聚焦成像能力的天文衛星。其核心突破在于12臺"仿生龍蝦眼"望遠鏡的創新設計——432個特殊鏡片模擬龍蝦復眼結構,每個鏡片布滿百萬級微孔,使衛星既能捕捉轉瞬即逝的X射線信號,又能實現2000平方度的超大觀測視場。這項技術突破使衛星重量從最初的380公斤增至1.1噸,卻換來了觀測效率的質的飛躍。
項目技術攻關過程中,團隊攻克了多項世界級難題。為滿足不同部件的極端溫度需求,工程師在375毫米間距內構建出"冷熱兩重天"的溫控系統:通過熱管將探測器溫度傳導至散熱板實現-30℃低溫環境,同時為鏡片區域維持18℃恒溫。在光學系統研發中,鏡片分辨率歷經數年優化,最終從初始的十幾角分提升至3角分,達到國際領先水平。
2025年,這顆衛星連續取得重大突破。6月捕捉到的宇宙X射線信號為恒星死亡機制研究提供新視角,7月發現的異常明亮X射線源更引發科學界震動。經《科學通報》研究團隊分析,該信號特征與已知任何天體爆發模式均不相同,極可能是中等質量黑洞吞噬白矮星的罕見過程。這項發現標志著人類首次直接觀測到黑洞"進食"現場,相關成果獲得《科學》雜志與歐洲空間局高度評價。
張永合的科研生涯與中法天文合作緊密相連。2005年剛入職兩年,他便參與中法天文衛星項目研制。面對完全陌生的伽馬射線暴研究領域,這位控制工程專業出身的科研人員通過持續與天文學家交流,逐步成長為項目總指揮。2024年6月,這顆凝聚中法科學家二十年心血的衛星成功發射,已探測到超百例伽馬射線暴,其中一例來自130億年前的信號,為研究宇宙早期演化提供了珍貴樣本。
當前,張永合團隊正推進旗艦型X射線空間望遠鏡(eXTP)的研制工作,同時規劃空間全變源觀測星座建設。這位1977年出生于山東萊西的科學家表示,天文探索需要持續接力,期待更多青年才俊投身這片充滿未知的星空。在他的辦公室里,北宋天關客星觀測記錄與現代衛星數據圖并置陳列,見證著人類認知宇宙邊界的不斷拓展。







