爱因斯坦探针
Einstein Probe(EP)
爱因斯坦探针(Einstein Probe,简称EP)卫星工程是中国科学院战略性先导科技专项空间科学(二期)部署的空间科学卫星之一,于2017年12月29日经中国科学院批准立项。北京时间2024年1月9日15时03分在西昌卫星发射中心成功发射升空,顺利进入预定轨道,在轨寿命不小于3年。 EP卫星是一颗面向时域天文学和高能天体物理的科学探测卫星,其任务是在软 X 射线波段开展大视场时域巡天监测,旨在系统性地发现宇宙高能暂现天体,监测天体活动性,探索其本质和物理过程。

EP卫星瞄准了黑洞与其它各种天体的并合,黑洞在宇宙中的分布、形成和演化,引力波源电磁对应体,早期宇宙,超新星,致密天体活动性等重大科学问题开展科学研究,将获取包括全天X射线时序全景图像、天体的 X 射线光谱和时变数据等时域天文观测数据,为时域天文学的发展提供宝贵的数据积累。同时,EP卫星首次将沉寂(不活动)的黑洞作为研究对象,将开辟黑洞吞噬恒星事件这一新的研究领域。 EP卫星具有超大的均匀视场和极高的探测灵敏度,将能探测到稀有的X射线暂现源,具有发现未知类型的X射线暂现天体和现象的能力。EP卫星预期将在时域天文学及其与天体物理学、宇宙学的多个交叉领域获得重要科学发现。 爱因斯坦探针属于发现型的科学任务,它的首要目标就是瞄准动态宇宙中的科学发现,旨在发现新天体、新现象和新规律。 EP卫星将在射线波段对宇宙天体开展高灵敏度实时动态巡天监测,并实现以下科学目标:
1.发现宇宙中的X射线剧变天体;监测已知天体的活动性。探究相关现象的性质及物理机制。
2.发现和探索宇宙中沉寂黑洞的耀发;测绘黑洞的分布,进一步理解其起源、演化及物质吸积过程。
3.探寻来自引力波源的X射线信号,以增进对极端致密天体及其合并过程的认知。
(1)沉寂的黑洞的发现和研究爱因斯坦探针能够通过软X射线波段探测爆发现象,发现隐身的黑洞,包括宇宙中所有尺度的天体物理黑洞。
预期的重要成果有:
(2)暂现和爆发天体的巡天监测 EP卫星具有极高的探测灵敏度,能探索更远、更暗和稀有的暂现源。首次在软X射线波段开展监测,具有发现前所未知的暂现源类型的能力,发布暂现源预警、引导国际上其它观测设备的观测研究课题。
预期的重要成果有:
(3)引力波爆发事件的电磁对应体的探测
爱因斯坦探针将与国际上第二代引力波探测器(A-LIGO,A-VIRGO)配合,开展引力波暴的电磁波对应体的搜寻实验。若探测到电磁波对应体,将能提高引力波源探测的统计置信度,并为引力波暴定位(精度为20角秒至2角分,或更高),同时可以获得X射线光谱和光变数据。这些结果将引导国际大型多波段设备开展对电磁波对应体的后随观测,证认对应的天体。
EP结构星
EP卫星工程将研制一颗对软X射线暂现源和变源兼具宽视场和高灵敏度巡天监测能力的空间天文卫星。
EP卫星采用了国际上先进的X射线MPO龙虾眼聚焦成像技术,巡天监测能力将比现有在轨设备提高一个数量级以上,开拓了软X 射线观测能段新窗口,从而把握时域天文学和高能物理科学观测的新机遇。
EP卫星既具有警报信息快速下传功能,在发现暂现源后能够快速发布警报,引导其它天文设备开展后随观测;同时也具有接收地面上行警报信息的功能,可以对机会源进行快速星载后随观测。
主要技术指标:
卫星:考核寿命不低于3年,设计寿命不低于5年
轨道高度:满足高度650 km
轨道倾角:小于30°圆轨道条件
科学数据接收:三亚数据接收站、HBK和Maspaloms数据接收站(与ESA协商确定),X波段数据接收码速率不小于80Mbps
科学探测有效载荷
爱因斯坦探针卫星有效载荷由宽视场X射线望远镜(WXT,用于全天监视)和后随X射线望远镜(FXT,用于暂现源或剧变源观测)组成,主要指标如下:
(1)宽视场X射线望远镜(WXT)
WXT载荷
总视场:≥3600 平方度
探测能段:0.5~4.0 keV
能量分辨率:≤170 eV@ 1.25 keV(FWHM)
有效面积:对于平行X射线,≥2cm2@1 keV
角分辨率:≤5′(FWHM)
源定位精度:1′(90%置信度,中心焦斑内光子数大于200,探测器坐标系)
触发阈值:≥10mCrab的暂现源(10分钟积分时间)
(2)后随X射线望远镜(FXT)
FXT载荷
视场:直径≥38′
探测能段:0.5~8.0 keV(探测能段内X射线有效面积大于10cm2)
能量分辨率:≤170 eV@ 1.25 keV
有效面积:对于平行X射线,≥100 cm2@1.25 keV,在轴
角分辨率:≤2′(FWHM)
源定位精度:优于20角秒(90%置信度,观测时间100秒,焦斑内光子数大于200 ,探测器坐标系)