“海上生明月，天涯共此時(shí)”，自古以來(lái)，人們大多是通過(guò)眼睛可感知的可見(jiàn)光來(lái)看月亮的。17日上午，我國(guó)“愛(ài)因斯坦探針”（簡(jiǎn)稱EP）空間X射線天文臺(tái)，也在中秋佳節(jié)期間從太空傳回月亮的X射線照片，可以欣賞到在X光波段里不一樣的月亮，這些圖像是由EP衛(wèi)星上的“風(fēng)行天”X射線望遠(yuǎn)鏡（FXT）獲得的，這也是中國(guó)科學(xué)家首次用自己研發(fā)的空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)得到完整月亮的X光圖像。
△愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星“風(fēng)行天”X射線望遠(yuǎn)鏡所拍攝的月球X射線圖像
EP衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)（二期）戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)立項(xiàng)并實(shí)施的空間科學(xué)衛(wèi)星系列的重大任務(wù)之一，由中方主導(dǎo)，歐洲航天局、德國(guó)馬普地外物理研究所和法國(guó)航天局以國(guó)際合作形式參與衛(wèi)星研制。其中“風(fēng)行天”是EP衛(wèi)星配置的兩個(gè)科學(xué)載荷之一，由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所牽頭研制。
神秘面紗難以“撕破”
在X射線能段給月亮拍照，非常困難。
太陽(yáng)發(fā)出的X射線能激發(fā)月面元素產(chǎn)生X射線熒光輻射。由于不同元素的X射線特征能量是不同的，通過(guò)研究月面不同能量的X射線圖像，可揭示多種元素在月面的分布。
然而，X射線輻射無(wú)法穿透地球大氣層，因此無(wú)法在地面探測(cè)。另一方面，X射線很難被聚焦成像，一般只能利用掠入射聚焦，造成X射線望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)很小，通常只有20角分左右，不能覆蓋整個(gè)月亮。
為此，科學(xué)家通常使用X射線衛(wèi)星，在大氣層外進(jìn)行觀測(cè)，但是至今尚未成功拍攝到完整的X射線滿月圖像，月球就像被蒙上了一層神秘面紗。
時(shí)機(jī)來(lái)臨 萬(wàn)事俱備
今年處于太陽(yáng)活動(dòng)峰年，太陽(yáng)耀斑頻繁爆發(fā)。當(dāng)有太陽(yáng)耀斑發(fā)生時(shí)，太陽(yáng)的X射線流量會(huì)急劇增高，能譜變硬，月面的X射線輻射也會(huì)隨之增強(qiáng)。這給拍攝月面X射線照片提供了有利條件。
今年中秋節(jié)恰逢月亮處在地月軌道的近地點(diǎn)附近，距地球僅357400公里，因此，此時(shí)月亮比普通滿月面積約增大14%，而且亮度更高，因而被稱為“超級(jí)月亮”，這也是天文觀測(cè)的好時(shí)機(jī)。
不過(guò)，要拍攝“超級(jí)月亮”的完整X射線照片，需要滿足以下幾個(gè)條件：
衛(wèi)星需要有對(duì)月跟蹤能力，即根據(jù)月球星歷，隨時(shí)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡指向，使月球一直處在視場(chǎng)中心。
望遠(yuǎn)鏡要有足夠大的視場(chǎng)（視場(chǎng)直徑至少要大于33.4角分），這樣才可能拍攝到完整的月球照片。
望遠(yuǎn)鏡要有較高的角分辨，這是拍到清晰圖片的重要前提。
“超級(jí)月亮”的可見(jiàn)光輻射很強(qiáng)，探測(cè)器前方需要有較厚的遮光膜遮擋可見(jiàn)光，同時(shí)要能透過(guò)X射線。
探測(cè)器能量分辨要好，這樣才能得到不同元素的X射線熒光圖像，進(jìn)而研究各元素的月面分布。
歷史上，只有兩顆衛(wèi)星，即德國(guó)ROSAT和美國(guó)Chandra，對(duì)月面成功進(jìn)行了成像觀測(cè)。
△“風(fēng)行天”空間X射線望遠(yuǎn)鏡
“風(fēng)行天”拍下“超級(jí)月亮”
“風(fēng)行天”此次在中秋節(jié)這一特別的時(shí)間段對(duì)滿月進(jìn)行了X射線觀測(cè)，并成功傳回了清晰的月面X射線照片，從另一個(gè)視角與大家分享中秋賞月的樂(lè)趣。
與國(guó)際上在軌運(yùn)行的其他X射線衛(wèi)星相比，“風(fēng)行天”的成像視場(chǎng)很大，可以把“超級(jí)月亮”一覽無(wú)余。同時(shí)，“風(fēng)行天”擁有較好的X射線能量分辨和較高的有效面積，可以揭示氧、鐵、鎂、鋁和硅等元素在月表的分布。
愛(ài)因斯坦探針衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)袁為民介紹，盡管EP衛(wèi)星的核心科學(xué)目標(biāo)是探測(cè)和研究宇宙高能暫現(xiàn)天體，但超強(qiáng)的X射線探測(cè)能力使得EP衛(wèi)星有著廣泛的探測(cè)目標(biāo)和應(yīng)用前景�！帮L(fēng)行天”所拍攝的這些月面X射線圖像，對(duì)開(kāi)展月球相關(guān)科學(xué)研究具有重要價(jià)值。（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉） |
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