4月27日，由中國科學院主導實施的愛因斯坦探針衛星發布了第一批在軌探測影像。愛因斯坦探針衛星被譽為宇宙天體爆發的「捕手」。其搭載的寬視野X射線望遠鏡，視野超過3600平方度，在國際上首次大規模運用「龍蝦眼」微孔陣列聚焦成像技術，探測能力國際領先，可實現靈敏度和空間分辨率1至2個數量級提升，能精準捕捉宇宙中遙遠暗弱的暫現源和轉瞬即逝的未知現象，並可發布預警引導其他天文設備進行後隨觀測。

愛因斯坦探測器將於2024年初發射升空，它已開始執行任務，其先進的X射線望遠鏡展示了令人鼓舞的首照影像，旨在與國際夥伴合作探索充滿活力的宇宙。圖片來源：中國科學院

這張X 射線光下的銀河全景圖是愛因斯坦探測器在太空中進行校準和測試活動時拍攝的。在這次長達11 個多小時的測試觀測中，衛星偵測到了各種會產生X 射線的天體。由於太空船新穎的龍蝦眼光系統的工作方式，每個天體都被拍攝成一個紫色的十字。 X射線觀測結果顯示在歐洲南方天文台地面望遠鏡繪製的銀河系光學影像之上。愛因斯坦偵測器的寬視野X 射線望遠鏡（WXT）由12 個模組組成，覆蓋3,600 多平方度的天空。這顆衛星可以在繞地球運行的三個軌道上捕捉整個夜空。在監測天空時，任務將發現來自超新星、落入黑洞的物質甚至中子星碰撞等強力事件的X 射線。後續X射線望遠鏡（FXT）隨後可以放大這些天體，提供更詳細的資訊。資料來源：EPSC、NAO/CAS；DSS；ESO

這張圖片展示了愛因斯坦偵測器寬視野X 射線望遠鏡的測量機制。來自宇宙的X 射線進入望遠鏡，沿著方形管道進入CMOS 光探測器，在那裡形成”正”字形影像。有些X 光不會與方形管的管壁相互作用，可能會出現在偵測器的任何位置。不過，大部分X 射線會在管壁上反射。只被頂壁或底壁反射的X 射線會在偵測器上形成一個水平條。同樣，只在左牆或右牆上反射的X 射線會在偵測器上形成垂直條。最後，X 射線會同時在兩面牆壁上反射，這些雙面反射的射線最終會在影像中間產生強烈的訊號。
資料來源：中國科學院

半人馬座歐米茄星是銀河系中最大的星團，質量是太陽的一百萬倍。在愛因斯坦探測器進入太空的頭幾個月裡，對這個著名星團的觀測有助於測試和校準衛星的成像品質。
雙星系統由恆星與黑洞或中子星伴星組成，當恆星的物質落在重伴星上時，就會產生X射線。許多這樣的系統都以半人馬座歐米茄星為家，使它在X 射線的照射下閃閃發光。愛因斯坦探測器的後續X射線望遠鏡觀測到了球狀星團的結構和核心區域。資料來源：中國科學院

愛因斯坦偵測器測試和校準活動中拍攝的X 射線光下的Puppis A 影像。 Puppis A 是4000 年前發生的超新星爆炸的殘餘物，中間的亮點就是這顆殘餘恆星。它周圍的雲狀結構來自超新星爆炸時產生和排出的熱物質。愛因斯坦探測器的後續X 射線望遠鏡（FXT）拍攝了這張照片。在拍攝這張照片的同時，FXT 也提供了該光源的光譜，追蹤其光線的能量分佈。這使得科學家們能夠找出這顆超新星殘骸中存在的元素。來源：中國科學院

浩瀚宇宙中，遙遠暗弱的暫現源和未知現象好比「宇宙焰火」。為了捕捉這些轉瞬即逝的“宇宙焰火”，科學家是如何從龍蝦的複眼受到啟發？解放日報·上觀新聞記者採訪了寬視野X射線望遠鏡的聯合開發團隊－中國科學院上海技術物理研究所與中國科學院國家天文台。

“晝見如太白，芒角四出，色赤白”，早在《宋史·天文志》中就有記載，1054年7月4日突然出現一顆“天關客星”。直到20世紀早期，天文學家終於認定這是一場超新星爆發，而其爆炸形成的壯麗星雲，即被譽為「高能量宇宙中的燈塔」的蟹狀星雲。

後隨X射線望遠鏡對蟹狀星雲的觀測影像（X射線資料版權EP科學中心）

每一次暫現源的發現與觀測都蘊藏著發現未知的可能。在望遠鏡發明以前，人類對於此類暫現源的記錄可謂寥寥無幾。然而即使在望遠鏡發明以後，由於暫現源在時間和空間上都不可預測，只有針對其隨機性設計的設備，才有可能大規模發現和研究這些突然出現的天文事件。

在這些事件裡，海量的能量在一瞬間（相對宇宙年齡來說）釋放，會產生大量X射線，這也使得X射線成為觀測暫現源最好的窗口。

近幾十年，尚在運行的X射線衛星中，大視場望遠鏡一直是發現暫現源的重中之重，例如美國的雨燕衛星、日本的全天X射線監視器，但它們的探測能力已逼近物理極限。

【大視野和聚焦成像本是一個矛盾】

「暫現源發生率一般較低，因此需要監測更大的宇宙範圍，從而可以看到更多天體，發現更多稀有暫現源。」寬視場X射線望遠鏡光學系統負責人、國家天文台研究員張臣介紹，寬視野X射線望遠鏡的視場超過3600平方度，覆蓋了天區的十一分之一，是目前世界上擁有最大視場的X射線望遠鏡，「如果說以往的相機相當於’油車’，我們這個最大視場相機相當於’新能源車’，有著數量級的代際差異。

寬視野X射線望遠鏡模組裝調

「有了寬大的視野還不夠，還需在大視野中看到目標的精細​​結構。」中國科學院院士、寬視場X射線望遠鏡載荷負責人、上海技術物理研究所研究員孫勝利說，這本身就是一個矛盾，屬於複雜性科學，最終透過聯合研製團隊的不懈努力，實現了大視野中的聚焦成像。

這顆科學衛星之所以命名為愛因斯坦探針，因為其科學目標主要是驗證愛因斯坦的廣義相對論，除了發現宇宙中的X射線暫現天體，探索宇宙中沉寂的黑洞、恆星耀發、探尋來自重力波源的X射線對應體等，同樣都離不開兼具大視野和高靈敏度的巡天望遠鏡。

【把一個個設想變成可能】

龍蝦有著反射式複眼，每個單眼可以將入射進來的光反射出去，即使在光線較暗的水中，也有較強的聚光能力。

借鑒龍蝦眼的獨特構造，寬視野X射線望遠鏡由12個望遠鏡模組組成，定位精度小於1角分。每個龍蝦眼的鏡片上有近100萬個細孔，每個細孔比頭髮絲還要細，而這樣的鏡片就有432個。這也是國際上首次實現微孔龍蝦眼X光聚焦成像技術的大規模空間應用。

裝調中的龍蝦眼光系統

「這台望遠鏡在7年前僅僅只有概念和設想，確實非常富有挑戰。如今作為國際上首個且唯一的寬視場X射線望遠鏡，相比在軌工作的其他X射線望遠鏡，視場提升好幾個數量級，靈敏度高出一個數量級，有可能為時域天文學研究帶來突破性進展。

「我們還面臨了業界前所未有的速率挑戰，探測器產生的數據量相當於每秒產生25部1G的電影，將如此海量的數據直接傳輸到地面是不現實的，我們透過極其複雜的星上預處理演算法，將原始資料壓縮了幾萬倍。

最緊張的時候，這支平均年齡35歲以下的團隊，連續三個月每天從清晨奮戰到凌晨3點，還要做到「零差錯」。 48片探測器、每片有600多條鍵合線，60塊電路板、每塊有323個焊盤，一次次檢查，一次次記錄留存，來不得半點疏忽。

「這些年經過的艱難險阻還歷歷在目，整個團隊最大的收穫是以後不管面對多大困難都不會害怕。」孫勝利說。