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初次拍到完整满月X光图像，月球寻宝有谱了！

时间：2024-11-02 10:26来源：www.modelsmedium.com作者：未知点击：

图虫创意

最近，中国科学家借助“爱因斯坦探针”卫星上搭载的“风行天”空间X射线望远镜，在太空中初次拍下了完整满月的X光图像。X光图像，在天文观测上有哪些用？给月亮拍X光，难在哪儿？中国科学家初次拍到完整的满月X光图像，达成了什么突破？为何要给月亮拍X光？月面X光图像又有哪些用？大伙好，我是李明涛，今天大家来认识下“风行天”给月球拍X光的那些事！

依据波长和频率，电磁波可以分成不一样的波段，譬如X射线、紫外、可见光、红外、微波等。大家肉眼看到的是可见光波段。X射线的波长比可见光要短，但频率和能量则比可见光高得多。一般X射线产生于高能天体的爆发过程中，譬如恒星寿命末期的超新星爆炸，譬如两个黑洞发生剧烈碰撞等都会产生强烈的X射线。甚至大家的太阳也在时刻产生X射线，当太阳表面爆发耀斑和日冕物质抛射的时候，会随着产生强烈的X射线。因此X射线是天文学上用于研究高能天体及其爆发事件的要紧方法。因为X射线波长非常短，在通过大方层时会被吸收，因此需要将望远镜发射到太空中才能拓展X射线天文观测。“爱因斯坦探针”卫星就是一个X射线天文台，它的科学目的是借助X射线对高能天体进行“体检”，获得通过剖析高能天体产生的X射线信号，对高能天体及其爆发的物理过程进行剖析，增进大家对宇宙形成与演化的科学认知。

“风行天”是“爱因斯坦探针”卫星上搭载的X射线望远镜。给月亮拍X光是“风行天”在太空小试牛刀，看着好像非常轻松，但其实并不简单。第一，望远镜视场直径需要大于33.4角分才能拍到完整满月，而X射线非常难被聚焦成像，致使普通的X射线望远镜的视场非常小，很难覆盖完整满月；第二，给月球拍X光需要肯定的时间积累，因此需要卫星具备对月球的精准跟踪能力，随时调整望远镜的指向，使得月球一直处于视场的中心。事实上，历史上只有德国和美国的两颗卫星对月面成功进行了X射线成像观测，但都没获得满月图像。

“风行天”之所以可以拍摄完整的满月X光图像，是由于“天时、地利、人和”。第一，今年处于太阳活动高年，太阳耀斑频繁爆发，太阳的X射线流量会急剧增高，月面的X射线辐射也会随之增强，这是“天时”原因。第二，今年中秋节，月亮恰恰处于地月轨道的近地址附近，月亮相比普通满月面积增大约14%，而且亮度更高，因此被叫做“超级月亮”，这是“地利”原因。最后，也是非常重要的，“风行天”同时突破了大视场X射线探测和敏捷姿态跟踪技术。一方面，“风行天”突破了多层嵌套金属聚焦镜技术，借助多达54层金属镜面将更大范围的X射线聚焦到探测器上并行读出，从而克服了X射线聚焦难、望远镜视场小的弊病，使得“风行天”的视场直径高达1°，从而才可能将“超级月亮”一目了然。多层嵌套金属聚焦镜对设计、制造、加工、装配、调试需要极高，此前只有德国的伦琴卫星的视场直径达到了拍摄满月所需33.4角分的基本需要。其次，“风行天”的姿态控制能力出色，具备敏捷的月亮跟踪能力，可以一直将望远镜视场中心对准月面中心，保障了在运动中对“月面”精准成像，而伦琴卫星上天不到1年姿态控制系统就出现了问题。中国设计师达成的技术突破也是保证“风行天”拍照成功的“人和”原因。

“风行天”成功拍到满月X光图像表明中国在X射线天文探测技术方面已经迅速追上国际同行、甚至在部分技术点上已经达到国际领先水平。“风行天”探测器所拍摄的月面X光图像，无疑为月球科学研究开启了新的篇章。这类X光图像深入揭示了氧、铁、镁、铝和硅等要紧元素在月球表面的具体含量及其分布地区。这类宝贵的数据不只加深了大家对月球地质结构的理解，更为将来开发借助月球表面的丰富矿物资源提供了一幅详尽而珍贵的“寻宝图”。看月球只是“风行天”兼职工作，其实它更善于的其实是探测黑洞并合、超新星爆发等高能天体物理过程，期待将来“风行天”可以在宇宙探索中给大家带来更多惊喜。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品作者：李明涛

出品：中国科协科普部

监制：中国科技出版社公司、北京中科星河文化传媒公司

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