進(jìn)入宇宙！北斗三號全球短報(bào)文服務(wù)首次應(yīng)用于空間科學(xué)

北京時間2021年1月20日15時11分52秒，引力波暴高能電磁對應(yīng)體全天監(jiān)測器（“懷柔一號”極目望遠(yuǎn)鏡，英文簡稱GECAM）衛(wèi)星首次通過北斗三號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“準(zhǔn)實(shí)時”將伽馬射線暴觀測警報(bào)下傳至GECAM科學(xué)運(yùn)行中心，標(biāo)志著GECAM衛(wèi)星成為我國首個具有即時下行觀測數(shù)據(jù)能力的空間天文望遠(yuǎn)鏡，揭開了將北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)的短報(bào)文服務(wù)應(yīng)用于空間科學(xué)與宇宙探測的序幕。

?

這是“極目”衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)發(fā)布的首個天體爆發(fā)事件探測結(jié)果?！皹O目”雙星入軌后，有效載荷狀態(tài)良好，各項(xiàng)功能都得到有效驗(yàn)證，此前已成功觀測到伽馬射線暴、天蝎座X-1的地球掩食、X射線脈沖星、太陽耀斑以及高能宇宙線事例等現(xiàn)象，科研團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)后續(xù)將有豐富的科學(xué)產(chǎn)出。

?

據(jù)介紹，GECAM衛(wèi)星除了對包括引力波伽馬暴在內(nèi)的各類高能天文爆發(fā)現(xiàn)象開展科學(xué)觀測之外，還擔(dān)任著“哨兵”的角色：衛(wèi)星一旦發(fā)現(xiàn)爆發(fā)天體需立即將爆發(fā)信息下傳到地面，引導(dǎo)地面和其它空間天文觀測設(shè)備迅速開展后隨觀測。

?

由于衛(wèi)星通常在飛過地面接收站時才能下傳科學(xué)數(shù)據(jù)，具有較長的時間延遲（可達(dá)數(shù)小時，甚至超過10小時），無法實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。為了滿足科學(xué)觀測需求，GECAM衛(wèi)星創(chuàng)新性地使用北斗三代導(dǎo)航系統(tǒng)的全球短報(bào)文通訊鏈路，將天體爆發(fā)的關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)（觀測警報(bào)）準(zhǔn)實(shí)時下傳至地面，從而可以快速引導(dǎo)其它設(shè)備的后隨觀測。

?

本次GECAM衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)的爆發(fā)天體是一個伽馬射線暴（編號GRB 210120A），其發(fā)生于2021年1月20日下午15時10分48.550秒（北京時間），GECAM衛(wèi)星通過星上在軌觸發(fā)定位軟件實(shí)時捕捉到該爆發(fā)事件，并將星上觸發(fā)定位結(jié)果以及光變曲線等觀測警報(bào)信息通過北斗三號系統(tǒng)下傳至地面。GECAM衛(wèi)星科學(xué)運(yùn)行中心在觸發(fā)后約60秒收到第一條北斗短報(bào)文，其后10分鐘內(nèi)收到所有短報(bào)文信息。短報(bào)文傳輸功能正常，性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)。

?

GECAM科學(xué)運(yùn)行中心對觀測警報(bào)信息自動處理獲得的該伽馬暴的光變曲線（圖1）和定位圖（圖2）。作為GECAM首個在軌觸發(fā)定位以及通過短報(bào)文準(zhǔn)實(shí)時下行觀測警報(bào)的伽馬暴，GECAM團(tuán)隊(duì)通過國際伽馬暴協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)（Gamma-ray Burst Coordinates Network，簡稱GCN）發(fā)布了觀測通告。

?

圖1 GECAM衛(wèi)星通過北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)準(zhǔn)實(shí)時下傳的伽馬暴（GRB 210120A）光變曲線

圖2 伽馬暴（GRB 210120A）定位圖，根據(jù)北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)準(zhǔn)實(shí)時下傳的觀測警報(bào)數(shù)據(jù)計(jì)算得到

GECAM衛(wèi)星是北斗三號導(dǎo)航系統(tǒng)全球短報(bào)文服務(wù)的首個衛(wèi)星試驗(yàn)用戶。本次試驗(yàn)的成功表明北斗短報(bào)文服務(wù)在空間科學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景。據(jù)悉，我國正在研制的愛因斯坦探針（EP）衛(wèi)星、增強(qiáng)型X射線時變與偏振（eXTP）空間天文臺等也計(jì)劃利用北斗三號系統(tǒng)的短報(bào)文功能，以便快速向國內(nèi)外天文學(xué)家發(fā)布有關(guān)宇宙天體爆發(fā)活動的關(guān)鍵信息，引導(dǎo)其他設(shè)備開展后隨觀測。

?

來源：中國科學(xué)院高能物理研究所