“怀柔一号”咋传递引力波“情报”?从外空发“短信”!
“怀柔一号”GECAM卫星科学应用系统副总师郑世界介绍,通常情况下,卫星上探测得到的天文现象和天文数据,必须通过地面的接收天线下传,地面科研人员才能进一步分析处理。对GECAM卫星来说,它的轨道周期是90分钟,即约90分钟绕地球一圈,但每圈中最多只有10分钟会经过中国境内的数传接收站。
“怀柔一号”GECAM在轨运行艺术图 供图:中国科学院高能物理所
同时由于卫星的自转以及轨道进动(即由于地球摄动力的影响使卫星轨道发生逐渐的“漂移”),卫星的很多圈次不会经过中国上空,导致最长12小时内地面无法接收到卫星上的观测数据和信息。因此,星地之间的这条信息线路会发生几十分钟乃至十几小时的断路,无法将大量重要事件及时传下来。
GECAM卫星艺术图 供图:中国科学院高能物理所
如何解决该难题?我国自主研制并建立了星地信息传递链路,能够把卫星上探测到的重要事件信息通过“短信”方式准实时发送到地面,启动快速处理。郑世界说,“怀柔一号”GECAM卫星的信息传递流程是这样的:宇宙中的天文现象 (例如伴随引力波发生后的伽马射线暴、磁星爆发等) 发生后,产生的高能辐射扫过地球,其高能的光子将被一颗或两颗GECAM卫星探测到。当这些高能光子流量超过设定的触发阈值后,卫星会自动开展分析计算,得到具体信息,包括发生的时间、方位、强度等,并立即将这些信息以及关键数据发送给星间链接系统,并最快在2分钟内下传到地面。地面自动处理这些信息后,即可生成暴发事件报告,通过全球伽马暴坐标网络对外发布,以便引导其他卫星、地面观测设备开展观测。
之后,更详细的科学观测数据会通过地面站的接收天线下传到地面,经过解包、预处理、标定等一系列处理后,生成标准的科学数据产品,以便科学家进行更详细的科学分析。
此外,“怀柔一号”GECAM的两颗卫星上天后会逐渐分开,分处于地球的两端,相隔距离超过1.3万公里,它们相互之间没有直接通讯。这样,即使两颗卫星看到了同一个引力波伽马暴、快速射电暴等,也只能向地面报告自己的结果。地面上的科学家可以清晰掌握两颗卫星的观测情况,如果两颗卫星探测到了同一个爆发,有了更多的探测数据,就可以得到显著性更高的结果。
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