怀柔一号：地球两极，犹如二目，我们在监测引力波暴

12月10日4时14分，我国在西昌卫星发射中心用长征十一号运载火箭，以“一箭双星”方式将“怀柔一号”送入预定轨道，发射获得圆满成功。“怀柔一号”是什么？它是用来做什么的？让我们一起来了解一下。

一、何为“怀柔一号”？

“怀柔一号”即引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星（简称GECAM卫星），因为这是北京怀柔综合性国家科学中心空间科学实验室挂牌后的首个科学卫星发射任务，所以卫星也被命名为“怀柔一号”。“怀柔一号”卫星由两颗小卫星组成，同时还有一个萌萌的昵称——“极目”，两颗小卫星“小极”和“小目”分布于地球两侧，形成两“极”之势，犹如二“目”，它们将对黑洞、中子星等极端天体的剧烈爆发现象，尤其是对引力波伽马射线暴进行观测，并快速下传和发布观测警报，引导国内外科学家利用各类望远镜进行后随观测。

二、为什么要探测引力波与伽马暴？

当双致密天体并合时，引力波与伽马暴很可能相伴而生。引力波探测难度非常大，人类从预言到探测花费了整整百年。但如果去探测到其伴生的伽马暴，这既能得到引力波暴发生过程中高能辐射的第一手观测数据，又能引导射电、光学望远镜对其进行后随观测。那么，引力波和伽马暴是什么呢？

引力波是指弯曲时空当中的涟漪。根据理论估计，可被现有技术探测的引力波源可能包括白矮星、中子星、黑洞等致密天体的相互作用。当两个致密天体发生并合时，会辐射出较为可观的引力波，这些引力波来自两个致密天体并合过程中损失的质量。引力波可以几乎不受阻挡地穿过行进途中的天体，因此引力波可以携带更多之前从未被观测过的天文信息。

伽马暴是宇宙大爆炸之后宇宙中最强的爆发现象，在很短时间内释放出巨大能量。这种射线暴是恒星在燃烧殆尽时塌缩爆炸或者两颗邻近的致密星体（黑洞或中子星）并合而产生的。如果能综合利用各种观测手段对伽马暴进行观测，对研究伴随了伽马暴的引力波事件的内在物理规律有非常重要的帮助。

三、揭秘“怀柔一号”的技术手段

如何才能更好地探测伽马暴呢？这不能不提到一种新型闪烁晶体——溴化镧，科学家用它给卫星打造了最为敏锐的“眼睛”。同时，眼睛后面匹配了新型半导体光电转换器件硅光电倍增管做成的“视网膜”，再加上先进的信号处理技术，可以把进入“眼睛”的伽马射线信息逐个收集起来。

“怀柔一号”的两颗卫星上天后会逐渐分开，分处于地球的两端，与地心始终保持三点一线，相互之间没有直接通信，成为一对永不见面的“孪生兄妹”。当两颗卫星看到同一个爆发，只能分别报告自己的结果。但在地面上，科学家们可以清晰地掌握两颗卫星的观测情况，如果两颗卫星看到了同一个爆发，相当于单一探测器的面积变为原来的两倍，其探测灵敏度会提高1.4倍，其定位误差也会大大减小，这样可以得到更多的观测数据。

发射成功只是科学卫星成功的第一步，收集数据才是接下来的重头戏。期待“怀柔一号”能在太空有更丰富的收获，助力我国科学家取得更多重大原创性成果。

参考资料：

[1]我国成功发射引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星.新华网.2020.12.10

[2]监测引力波伽马暴，这颗卫星以“怀柔”命名！.北京日报客户端.2020.12.10

[3]从引力波到伽马暴探测——记在GECAM卫星发射之时.中科院之声.2020.12.10

[4]“极目”远眺引力波.光明日报.2020.12.11