图为张臣正在展示“龙虾眼”千里镜镜片。 受访者供图
◎科技日报记者宗诗涵
天地中不仅有恒久存在的星辰，还有各样出其不备的爆发风景。这些爆发被称为暂现源，也被形象地称作“天地烟火”。它们发生于天体演化的要道阶段，捎带着天地、星系和恒星计议的要道信息。中国科学院主导研制的“天关”卫星，即能够捕捉这些有顷即逝的“天地烟火”。
2月19日，一项新后果手脚欧洲航天局首篇基于“天关”卫星数据主导的论文，在《天体物理杂志快报》上崇拜发布。自2024年1月9日辐照以来，“天关”卫星已捕捉到多例可能的新类型暂现源。“天关”卫星不凡的“天地烟火”捕捉智力，收成于其中枢载荷——宽视场X射线千里镜。它也被称为“龙虾眼”千里镜。
“天关”卫星首席科学家助理、中国科学院国度天文台计议员张臣是“龙虾眼”千里镜光学系统负责东说念主。他自重地默示，迄今为止，国际上还莫得能与我国“龙虾眼”千里镜相忘形的同类型载荷甚而样机。
“老师有素”驱动计议
生物学家很早就发现龙虾眼睛结构突出，其由好多方孔形的袖珍管说念组成。这些管说念壁光滑且指向归拢球心，使得来自不同标的的明后在小方孔内反射并积聚到龙虾的视网膜上。1979年，好意思国科学家从中获取灵感，建议模拟龙虾眼制造千里镜，让X射线通过反射聚焦成像。关联词，由于本事难度极高，这一联想在建议后很万古分都未能扫尾。
2000年以来，时域天体裁渐渐成为国际天体裁界的前沿范围，而接纳“龙虾眼”结构设计的X射线千里镜被视为鼓动这一范围的先进用具。
谈到若何步入“龙虾眼”千里镜的计议，张臣笑称我方是“老师有素”。
“上本科时，我学习的是核本事，而到了计议生阶段，我驱动从事探伤器的计议，有幸扈从张双南真诚进行高能天文开拓研制的联系使命。其时张双南真诚以为，我国需要一个兼具超大视线和高贤惠度的‘龙虾眼’千里镜，这将极大促进我国在时域天体裁范围的发展。”张臣说，“在真诚的建议下，2009年，我抱着试一试的心态去作念这个课题，‘老师有素’驱动计议。”
张臣有在校时间在执行室入手操作的教会，领稀有据分析等方面的基础，这使他能够快速参预“龙虾眼”千里镜的研制使命。
关联词，要研制“龙虾眼”千里镜并非易事。在计议之初，国内枯竭实行教会可供参考。“阅读论文是一趟事，实质操作起来王人备是另一趟事。至极是本事类文件，它们频频不会详备描摹具体的本事细节，操作过程中充满了‘坑’，需要我方切身去跳，然后总结教会，再去尝试。”张臣说。
2010年，张臣进入中国科学院国度天文台，之后前去英国进行了为期两个月的千里镜制造系统表面学习。归国后，他迟缓伸开了“龙虾眼”千里镜的研制使命。但很快，张臣便发现国际已有的本事阶梯存在弱势。于是，他和研发团队踏上了探索自主研发“龙虾眼”千里镜本事之路。
一年完成从出产到测试
千里镜研发的伊始是顶层设计。张臣先容，在顶层设计阶段，他和团队严格把控，为后续使命打下坚实的基石。
关联词，顶层设计只是是破解难题的第一步，落实才是要道。在张臣看来，通盘计议形状最为贫困的任务，是要在短短一年内完成“龙虾眼”千里镜12个镜头从出产、拼装到测试的通盘使命，时分枢纽、任务贫困。
镜片是千里镜的中枢组件，迪士尼彩乐园如何对接其制造至关枢纽。在镜片制造方面，张臣团队与朔方夜视本事股份有限公司伸开了深远合营。两边联袂攻克了成像光斑不圆等一系列本事难题。
拼装镜头又是一大挑战。“‘龙虾眼’千里镜的镜片极为柔嫩，轻轻一拿就会变形。关联词，镜头安装的精度条件极高，在垂直方进取，镜片间的差错必须遏抑在一微米以内。此外，还需充分斟酌火箭辐照时浓烈更动对镜片安定性的影响。”张臣说。
其时，“天关”卫星首席科学家袁为民对“龙虾眼”的研发深表担忧。他以为，以其时的本事水平，要确保仪器性能达到国际顶尖水平，并精确自在科学需求，并退却易。关于张臣而言，研发“龙虾眼”也无疑是一项贫困的挑战。
研制任务时分紧、任务重，张臣莫得太多试错契机。“为了加快研发程度，我会尽量在初期就构念念出各式可能的旅途和身手，然后在实行中尝试不同组合，以期尽快找到最优有操办。”张臣说。
以镜头拼装为例，镜片变形是一个要道问题，而变形频频源于胶接过程中胶水的收缩。由于镜头被设计成4个部分，在摸索镜片安装工艺过程中，张臣精巧地对每个部分接纳不同的胶接政策以提高工艺考据效力。
张臣和团队还搭建了一整套“龙虾眼”光学系统的自动化装调开拓。该开拓接纳突出设计的夹具和精密的机械手进行安装，并使用应力较小的胶水对镜片进行固定。在胶水凝固过程中，团队聘用了保护要领，确保镜片安定且不变形。同期，每个镜片的位置和指向都可进行雅致调度，以保证通盘光学组件的一致性。
张臣先容，无论是镜片出产工艺、镜头设计加工如故安装过程，团队都接纳了与国际不同的翻新旅途，并取得了显贵后果。
追求精度效益无很是
“天关”卫星外形犹如一朵敞开的“花朵”，其搭载的12个“龙虾眼”千里镜仿佛12片“花瓣”。在天地中，这朵“花朵”静静地等候着于千里寂黯澹中偶尔敞开的“天地烟火”。
张臣先容，旧例的X射线聚焦千里镜的视场能够是地球上看到的月亮那么大，而“龙虾眼”千里镜的视场可达到约1.5万个月亮那么大，相等于全天面积的1/12。这意味着“龙虾眼”千里镜在国际上初度同期扫尾大视场全天监测和X射线聚焦成像，可高效监测天体的X射线变化。
“龙虾眼”千里镜也曾是宇宙上伊始进的千里镜之一。关联词，在回想设计、研发、辐照等全过程后，张臣以为“龙虾眼”千里镜在诸多方面不错作念得更好，包括镜片光学质料、镜头的安装水平，以及全体开拓的软硬件设计等。
举例，在光学方面，张臣以为减弱光斑尺寸，可进一步提高千里镜的贤惠度。同期，定位精度也存在优化空间。“若能将定位精度栽植至几十个角秒，甚而20个角秒以内，将极大栽植天文不雅测效力。”张臣说，在天体密集区域，高精度定位能让科学家在繁星中赶快锁定不雅测主义。
张臣默示，“天关”形状也曾获取国际天文界高度评价。他但愿“天关”形状在将来两年内能够取得更多紧要科学后果。
“科学界有这样一句话，‘多说有害，给我数据’。关于科学装备和仪器研发东说念主员而言，不成光说不练，要拿出执行数据语言迪士尼彩乐园进不去，好的不雅测散伙才是装备仪器研发东说念主员的奖牌。”他说。