一生何所換?中國高能天體物理學家的光榮和夢想

　　新華社北京6月19日電（記者屈婷、全曉書、喻菲）這是中國空間科學的「光榮時刻」：硬X射線調製望遠鏡（HXMT）被穩穩放置在太空，將展開對銀河系的巡天掃描，去探究最前沿、熱門的宇宙之謎：黑洞、脈衝星、伽馬暴……

　　這也是一群高能天體物理學家夢想成真的時刻：作為中國空間科學先導專項中最貴、最重、科學儀器最多的衛星，HXMT將改變空間高能天文研究長期依賴國外衛星觀測數據的狀況。

　　《科學》雜誌的記者曾在採訪中問HXMT首席科學家張雙南當年為什麼選擇回國，他回答說：「在國外的教科書上看不到中國科學家的貢獻，這讓我很難受，我要改變這種狀況。」

　　這句話幾乎是三代中國天體物理學家在近百年時光裡的「標準回答」。正是他們用智慧、青春乃至生命培育的「沃土」，讓這顆負笈西學求來的「科學種子」不斷發芽、生長：根莖追逐著物質世界最微小的粒子，枝幹指向以光年計算的宇宙大尺度觀測。

　　星辰大海路迢迢，參天大樹待長成。

　　「我們有何澤慧！」

何澤慧

　　HXMT衛星被命名為「慧眼」，除了寓意著中國在太空「獨具慧眼」以外，同時也為了紀念中國已故核物理學家何澤慧院士。

　　在HXMT立項面臨困難的情況下，2009年5月和8月，正是何澤慧兩次致信國家領導人，請求關心HXMT項目，「使我國抓住利用方法的原始創新，在一個新的領域取得突破的機會。」

　　原來，上世紀七八十年代發射的X射線太空望遠鏡普遍採用一種昂貴、複雜的編碼成像方法。這種方法不僅耗資巨大，而且需要製造出工業上接近光滑極限的鏡面，這是當時的中國做不到的。

　　在這種情況下，年輕的物理學家李惕碚和吳枚在90年代初提出一種名為「直接解調」的成像方法，利用簡單的準直探測器掃描數據就能進行高解析度成像，並基於此提出了HXMT的構想。

　　但是，這種新方法在提出之初因為「太過神奇」，甚至被懷疑是「弄虛作假」。經過十年左右的理論、實驗和數據分析工作，「直接解調」方法才被國內外學者逐漸接受。

　　但何澤慧幾乎是第一時間就給予了全力支持，這件事讓78歲的中國科學院院士、清華大學天體物理中心主任李惕碚感懷至今。他說，支持一個全新的研究領域，對何澤慧這樣成就斐然的科學家是要冒「丟臉」的風險的。

　　何澤慧是一位物理學界的「奇女子」，也是中國科學院第一位女院士。她和「兩彈一星」元勳錢三強是中國近現代科學界享譽世界的伉儷。

　　1973年，中國科學院高能物理研究所成立後，何澤慧擔任副所長。1978年，所裡一些年輕人提出想開展空間天文觀測。何澤慧一聽就興致盎然，認為這是一個全新的科學「生長點」。

　　上世紀80年代，這批年輕物理學家用高空氣球，搭載空間硬X射線探測器去開展觀測。何澤慧的學生馬宇蒨和姜魯華記得，每次發放氣球時，多在七、八月，天氣非常炎熱，但何澤慧每場必到，短則幾小時，長則半天，以示支持。

　　她最為看重學術思想的創新。李惕碚回憶：「當『直接解調』成像方法取得初步成果的時候，何澤慧和錢三強先生就來到實驗室了解相關情況，給我們以熱情的鼓勵。」

　　年少時，何澤慧立志「靜默地想辦法救國」；在聲名鵲起時，她毅然回到百廢待興的新中國；到了她為人師長時，在每一個科學探索的「關鍵時刻」，李惕碚說：「我們有何澤慧！」

　　「第一顆衛星，我們要儘量自己做」

　　從1993年提出HXMT衛星的設想，到2011年正式立項，18年過去了。「基於掃描觀測和『直接解調』成像方法的大天區、高靈敏成像技術優勢依然存在！」李惕碚用一切機會和渠道，四處解釋和呼籲。

　　他的學生、HXMT衛星有效載荷總設計師盧方軍看到「老師那麼大年紀還在為這件事操心」，也中斷在美國的博士後研究，選擇正式加入HXMT項目。

盧方軍

　　同樣，當李惕碚提出希望張雙南能幫助他研製這顆衛星時，已經在NASA工作並成為「學術新星」的張雙南欣然歸國。

　　作為一顆複雜的空間科學衛星，HXMT研製的每一步都歷盡艱險：探測器頻頻被汙染、電子學系統工作失常……引發這些問題的原因往往纖毫如發，排查和解決要花去數月甚至半年以上的時間。

　　這其中，很多都是自主研製帶來的問題。作為國產化的積極提倡者，盧方軍坦言，自主研製不是一條捷徑，特別是在國家工業水平還比較粗放的條件下「白手起家」，會遭遇很多意想不到的困難；但是從學科發展和實驗室建設的角度來說，卻是非常有價值的。

　　比如，在衛星準備裝機上天的「正樣」階段，就發生過一次重大「險情」：衛星上的高壓模塊在嚴酷的空間環境篩選試驗中，可能因為反覆的熱脹冷縮導致焊點「疲勞」開裂，造成功能受損。怎麼修？連生產模塊的義大利廠家也不知道。

　　眼看一個細節就要導致長時間的延遲，不理解的聲音也隨之而來。「當時非常著急！」盧方軍回憶說，但HXMT衛星有效載荷副總設計師徐玉朋「特別冷靜」，找了各種各樣的資料進行研究，最後嘗試把高壓模塊上的一些「硬連接」變成「軟連接」，終於解決了這個問題。

　　「第一顆衛星，我們要儘量自己做，先把套路熟悉了，以後的衛星再去考慮國際合作。否則，一上來就合作，別人說什麼是什麼，我們都無從判斷。」盧方軍說。

　　「這顆衛星，是一生中值得回望的山峰」

　　從起草項目建議書到組織任務實施，盧方軍「日夜都在琢磨，往往整夜睡不著覺」。結果，連續的疲勞和「排山倒海般的壓力」使他兩次患上了蕁麻疹，一到天熱就犯病，必須吃藥才能控制。壓力最大時，盧方軍「一個人背著相機背著水，在山裡轉悠」，以攝影來紓解身心。

　　在他的辦公室裡，大約400年前一顆恆星爆發後留下的遺蹟被列印成兩張色彩絢麗的圖片，靜靜地貼在桌子上方，仿佛時刻提醒著主人不要忘記那開在宇宙深處的花朵。

HXMT衛星的中能望遠鏡團隊自主研製的矽—PIN探測器性能達到國際先進水平。

　　在接手HXMT項目之前，盧方軍一直在做超新星遺蹟的研究工作。中斷在美國的博士後研究回來時，一些科學家同行奉勸他不要做硬體，告誡他研製儀器周期太長，會耽誤科學產出。

　　事實上，在為HXMT忙碌的日子裡，盧方軍的確無暇顧及原來的研究課題，只是零零星星地發表了幾篇論文。

　　HXMT上天后要發揮作用，還有賴於一項重要的「標定」工作。什麼是「標定」？中低能X射線標定裝置主任設計師陳玉鵬打了一個比方，就好比給探測器的各項性能提供一把「標尺」，這樣全球科學家就能根據它來「修正」觀測數據，提高觀測精度。

　　由於X射線的光斑很小，只能把探測器一點一點地對準光斑，每次標一個像素點。每個像素點，要測30個能量值。對於HXMT這麼寬廣的波段範圍，工作量之大可想而知！儘管已經做了簡化，這項繁瑣而精細的基礎工作，陳玉鵬和團隊一做就是3年。

　　「從個人來講，或許是有點吃虧。」盧方軍說，但發表文章帶來的個人成就感是無法和這顆衛星的成功相提並論的，因為後者凝聚了幾代科學家的努力和一個團隊持續十幾年的奮鬥，對中國高能天體物理的發展有著重大意義。

　　「這一輩子，當你回首往事的時候，看得見的是山峰，而不是平地。HXMT，肯定是我人生中的一座山峰，而且是迄今為止最高的山峰。」盧方軍說。