打造捕捉引力波高能辐射的天网

日前，中国科学院宣布启动了战略性先导科技专项“空间科学（二期）”。在本次宣布的项目中，将首先发射的卫星名叫“引力波暴高能电磁对应体全天监测器”（GECAM）。

这个项目针对近年来新出现的引力波研究重大机遇，采取了“短平快”的策略，成为空间先导专项实施以来首个机遇型项目。

抓机遇：宝贵机会不容错失

近年来，引力波相关研究取得了一系列突破性进展。2017年，诺贝尔物理学奖授予了引力波的发现者。引力波及其电磁对应体成为当前及今后很长时期内物理学和天文学的研究前沿，将产生一系列重大科学突破。

GECAM项目首席科学家、中科院高能物理所副研究员熊少林在接受《中国科学报》专访时表示，到2020年，地面引力波探测器将达到设计灵敏度，预期发现大量的引力波事件，届时将是探测研究引力波电磁对应体的重要机遇窗口，然而，现有的探测引力波高能电磁对应体的空间望远镜综合性能不足，容易错失宝贵的发现机会。

为了抓住引力波研究的重大机遇，中科院高能物理所于2016年提出了GECAM项目。

熊少林介绍，该项目具有全时全天视场、高灵敏度、良好的定位精度和宽能段覆盖的综合优势，同时具备在轨触发定位以及准实时下传触发信息的能力，可及时引导空间和地面望远镜的后随观测，其对引力波伽马暴的综合探测性能全面超过现有的或届时将运行的观测设备。

短平快：“到发射运行只有4年半”

针对科学研究的重大机遇，中科院战略性先导科技专项“空间科学（二期）”设立了机遇型空间项目，使GECAM能够进入快速而严谨的立项程序。

因为研制周期短、成本较低、科学产出快，GECAM被认为是一个“短平快”的项目。

“CECAM从2016年3月提出项目概念，2017年底进入工程论证阶段，计划2020年下半年发射运行。从提出概念到发射运行只有4年半，这对于空间项目来说是非常迅速的。”熊少林说，这一做法将我国的制度优势，转化为在竞争激烈的引力波电磁对应体探测研究领域的速度优势。

“GECAM的发射运行将使我国在引力波及其电磁对应体探测研究领域快速占据一席之地。”熊少林说。

GECAM将发现最多最全的引力波伽马暴，并期待发现新型的引力波高能辐射现象，比如中子星与黑洞或黑洞与黑洞并合产生的高能辐射，取得突破性原创成果。GECAM也将在揭示快速射电暴的高能辐射、发现更多超长和超软的伽马暴、监测新的磁星爆发以及探测地球伽马闪等方面取得重要成果。

　双星联手：捕捉天空任何位置的引力波伽马暴

GECAM包含两颗微小卫星，每颗卫星配备25个伽马射线探测器，它们能探测伽马射线光子，对光子逐个记录到达时间、光子能量等信息。

这两颗微小卫星将运行于约600公里高度的低地球轨道，轨道面相同，但轨道相位相反，即两颗卫星总是位于地球的两侧。每颗卫星都能监测除了地球遮挡之外的全部天区，因而，两颗卫星可联合监测全部天区，形成捕捉引力波伽马暴的天网。

“对于天空中任何位置发生引力波伽马暴，GECAM至少有一颗卫星能观测到。”熊少林说。

为了兼顾2020年发射的机遇窗口以及探测能力的先进性，GECAM项目以成熟技术为主，同时采用了自主创新的探测器技术以及新颖的准实时天地通信手段。

据悉，GECAM项目承担单位主要包括中科院国家空间科学中心、微小卫星创新研究院以及高能物理研究所等。中科院国家空间科学中心负责GECAM卫星工程总体，中科院微小卫星创新研究院负责GECAM卫星系统抓总研制，中科院高能物理所负责GECAM有效载荷以及科学应用系统的研制。