【天文与空间科学学院】什么？南京大学把“龙虾”送上了天！

发布于 2020-08-26点击数：1376

“龙虾眼X射线探测卫星”——冉冉升起的新星

作为国际上首颗在轨工作的应用了龙虾眼聚焦X射线技术的空间探测卫星

其核心载荷由南京大学提供技术引导

南京大学天文与空间科学学院李志远教授为该项目联合发起人之一

曾经的餐桌宠儿小龙虾如何应用于卫星当中？

作为空间科学探测卫星

“龙虾眼”卫星又将经历怎样的太空旅行呢？

今天让我们一起探秘这颗风味独特的“龙虾”

X射线望远镜——“龙虾眼”卫星

“龙虾眼X射线探测卫星”的研制可是历时五年呢

它的出生又是怎样一番经历呢？

科普讲堂开课了！

其核心载荷由南京大学提供技术引导

另外参与研制的单位还有

香港大学太空研究实验室

中国航天集团有限公司五院508所

八院805所下属埃依斯航天科技有限公司

中国建筑材料科学研究总院有限公司

在南大天文学院李志远教授等发起人的带领下

以及各位科研工作者数年的辛勤研究

“龙虾眼”卫星就此诞生啦！

2020年7月25日上午11:15 山西太原卫星发射现场

“小龙虾”有何厉害之处呢？

看看南京大学天文与空间科学学院的小伙伴们怎么说

“小龙虾眼睛是由很多方形微孔组成的，这种复眼结构让龙虾获得很大的视场。我们采用仿生学透镜模拟这种光路，相比以前的X射线卫星，视场更大，更加轻便。探测器可以在两三度的视场范围内探测宇宙中的高能X射线，从而大幅提升探测效率。”

轻便和大视场说的形象一些： wolter型望远镜，如美国的Chandra长达13m。而我们的“龙虾眼”卫星只比微波炉大一点。 wolter型望远镜视场最大只有半个月亮，龙虾眼则能看到5、6个月亮。因此，相较于普通的望远镜和卫星，我们的“龙虾眼”卫星拥有更广阔的视野哦。

科学家吃出怎样的“龙虾”味道？

普通人眼中的龙虾只有肉质鲜美的身躯

可在科学家们看来

龙虾的眼睛才是其一身之宝，是科研的巨大宝藏

龙虾眼是一种反射型重叠像复眼，能实现聚光的效果

简单来看就是下图所示的原理啦

龙虾眼聚光原理

龙虾眼结构

科普小锦囊

在十足虾类眼睛相应的结构中，只填充了低折射率的均匀胶状介质，看似并不能有效实现光线聚焦，科学家们又是怎样透过这样的表象发现了龙虾眼光线聚焦的秘密呢？1975年，Klaus Vogt在研究中发现龙虾眼胶体的外层是“镀银”的反射层，形成反射镜盒子，这个反射镜盒子帮助龙虾拥有了光线聚焦的功能。

龙虾眼睛的这个奇特的结构，吸引了许多科学家的关注。它的特点在于其空间按照角度分布的周期性结构，能够提供比以往掠入射光学设备更大的符合掠入射角度的截面面积，从而可以实现较高的高能辐射能收集效率。根据这个结构，科学家们便可以制造出更好的聚焦装置和能对空间高能射线的聚焦的装置。搭载在卫星上，可以完成一些空间X射线探测实验，特别是在X射线能段开展深度探测暗物质信号的研究工作。

龙虾眼X射线探测卫星图片来源：中国建材总院

小小的龙虾蕴藏着伟大的科学

科学家品尝到的“龙虾”不是蒜香和麻辣

而是进步和探索的味道！

“龙虾迷”们是不是更馋我们南京大学的“小龙虾”了？

南大天文——他们眼中的“麻辣小龙虾”

一份耕耘，一份收获

任何事都不是伸手可得

更何况是严谨的科学研究

南大天文又是如何烹饪这道“麻辣小龙虾”的呢

不妨去看看“小龙虾”背后那些可爱的人和故事

如何造出“龙虾”的复眼

尽管龙虾眼光路在1973年即被提出，但如何在一个眼镜片大小的玻璃上做出上百万微孔并在内壁镀膜制作出龙虾眼镜片，这是困扰了学术界几十年的难题，却也是李志远教授及其团队必须迈过的难关。

灵感来自《发育生物学》

在任何大型工程开始之前，都要进行模拟，龙虾眼X射线望远镜也不例外。同实物一样，这需要在电脑中模拟出上百万个微孔，可是如何在电脑中搭建出这样复杂的龙虾眼光路呢？正当团队成员一筹莫展之际，本科阶段学习的《发育生物学》就像是砸中了牛顿的苹果带来了美妙的思路。

对于自然界中任何生物而言，都是从一个简单的受精卵开始，发育成一个个极为复杂的个体。那么龙虾眼——作为一种生物的器官，也是遵循这样的过程。在受精卵的某个地方形成一个大体的轮廓，然后细胞再逐渐分化、发育成器官。有了这样的理论基础，团队成员胡祯崧同学在电脑里首先搭建出龙虾眼镜片，再一点点地加上次级结构，最后搭建出精细的微孔，成功的完成了龙虾眼的仿真。

就这样，一个工程问题被生物学思维解决了！

追赶时间的人们

卫星定于2020年7月末发射，突如其来的疫情打乱了整个计划的时间安排。全国人员流动受限，分布于京沪两地的制造商难以满足实验测试的需求。如何才能追回因为疫情落下的时间呢？团队工程师们加班加点，努力确保自己手上的工作可以准点交付。在北京，实验条件需要经过十几个小时才能满足，工程师们调整作息，回家之时已是凌晨；而在上海，所有的测试只能密集式排满，倒班进行。

工程师们日夜追赶着进度，却也没忽视了家人和生活。深夜回到家中，提着刚定的披萨，招呼道：“孩子们，来吃夜宵！”

最终，在所有人的努力下，卫星被准时送到了山西。

2020年7月25日上午11:15，龙虾眼X射线望远镜被成功送入太空！