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天关卫星完成首次“三连发”月全食X射线观测

发布时间:2026-03-05

元宵佳节映天象,苍穹之上启新章。33日,中国传统节日元宵节恰逢难得一见的月全食,这不仅为新春佳节增添了别样景致,更成为航天科研领域的重要观测契机。过去一年间,月全食已发生三次,本次是这一三连发天象的收官之作,下一次月食奇观则要等到2028年底。

元宵节当晚,天关卫星(爱因斯坦探针卫星EP)对本次月全食进行了全程精准观测,此前,该卫星已于2025314日和97日对两次月全食完成全程观测,至此成为全球首个实现月全食X射线观测"三连发"的设备。

天关卫星风行天望远镜月全食观测,X射线图像能段为0.3-2.3 keV

 在天关卫星之前,德国ROSAT望远镜、美国钱德拉(Chandra)望远镜虽在X射线波段观测过月球,但均未对月全食这一重要天象开展过观测。

月全食不仅是视觉盛宴,更承载着重要的科学研究价值,其核心意义在于为探索地月物质与能量交换提供了独一无二的观测窗口。早在X射线天文初创的1962年,就有科学家就提出,当月球运行至地球磁尾时,磁尾等离子体片中的高能电子极有可能轰击月表,进而产生可观测的X射线辐射信号,近来,这种作用也被认为是地月物质能量交换的重要途径之一。

月球的X射线辐射主要由太阳X射线激发月表元素产生,而月球处于地球磁尾等离子体片时,往往处于满月或近满月状态,月面大部分被太阳X射线辐射覆盖,地球磁尾物质轰击产生的微弱X射线信号极易被掩盖,难以捕捉,致使这一现象一直未被观测证实。而月全食期间,地球会完全遮挡太阳X射线辐射,同时地球磁鞘会屏蔽太阳风粒子,此时成为观测磁尾等离子体片与月球相互作用的最佳时机。但是,月全食出现的机会并不大,平均每年不到一次,每次月球在地球本影区内停留的时间仅有数十分钟,进行多次月全食观测,不但可以积累更多的数据,也有助研究不同地磁活动条件下的月球X射线辐射。这次“三连发”月全食,恰逢天关卫星的“青壮期”,仪器性能良好,为破解地月能量交换谜题提供了天赐良机。因此,天关卫星三次都进行了全程系统观测。

天关卫星是我国专注于捕捉宇宙瞬时现象的X射线天文卫星,于202419日在西昌卫星发射中心成功发射,在轨运行已两年,目前在X射线暂现源和爆发源研究领域成果丰硕,已累计发现百余颗X射线暂现源,部分成果已发表于国际顶级期刊。该卫星搭载两大核心载荷—“万星瞳(宽视场X射线望远镜WXT)负责大范围巡天,风行天(后随X射线望远镜FXT)负责精准追踪。 此次月全食的成功观测,就是得益于其风行天望远镜卓越性能。

风行天的综合性能为此次观测提供了坚实保障。风行天主任设计师、中国科学院高能物理研究所陈勇研究员表示,“风行天具有视场大、本底低、灵敏度高的优势,其粒子本底仅为德国eROSITA望远镜的1/5、欧洲XMM-Newton天文台的1/10,这使其在月全食观测中游刃有余,能够从嘈杂的宇宙背景中捕捉到更微弱的X射线信号。

与观测遥远的恒星不同,对月观测本身也是一场高难度的“太空追逐战”。月球在天空中始终处于缓慢移动的状态,为了让天关的视线死死锁定这个目标,卫星必须实时调整姿态。月全食作为可精确预报的天象,其发生时刻、持续时长、卫星过境窗口均可提前计算。“天关科学中心基于月球运行规律,在密集的在轨观测计划中,为本次月全食观测预留了专门的窗口期。“天关卫星科学中心,国家天文台执行天关卫星观测计划编排的胡静维博士介绍。

   本次观测中,风行天累计开展5轨观测,剔除地球遮挡时段后,有效观测时长约15000秒。值得一提的是,本次月全食于1930分左右发生,不仅便于我国公众观测,更完美适配天关卫星轨道,观测期间未受南大西洋异常区(SAA区)影响,观测条件得天独厚。本次观测的负责人中国科学院高能物理研究所赵晓帆高级工程师表示:“月全食从‘食既’到‘生光’的全过程长达58分钟,风行天成功实现50分钟有效观测,有效观测时长为三连发之最,风行天也不负众望,获取了高质量的观测数据“。

据悉,风行天此前已多次对月球开展观测,成功获取高质量的完整满月面X射线图像,还捕捉到月表氧、铁、镁、铝和硅等元素的分布特征,为月球研究奠定了坚实基础。天关卫星不但在X射线暂现源研究方面领先世界,我们更希望它在月球等太阳系内天体的观测中发挥独特优势,取得更多突破性科学成果。天关卫星首席科学家、中国科学院国家天文台袁为民研究员表示。


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