文章核心观点 - 中国自主研发的“天关”卫星凭借其创新的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术，在轨运行一年多已取得多项独有重大科学发现，包括发现新型X射线暂现天体、探测到银河系内X射线暗弱爆发天体等，其卓越的发现能力已得到验证，未来有望持续刷新人类对动态宇宙的认知 [1][9] 技术突破与创新 - “天关”卫星的核心技术是为其量身定制的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术，该技术使卫星具备极大视场（一次定点观测可覆盖约十一分之一天区）、高探测灵敏度和高定位精度，性能远超国际同类设备 [1] - 微孔龙虾眼光学器件的镜片研发是技术难点，团队历时近5年自主研发，在4厘米×4厘米的面积上集成近100万个方孔，并将镜片分辨率从十几角分逐步提升至3角分 [2][3] - 团队放弃了最初的气体探测器方案，转而自主研发天文级背照式互补金属氧化物半导体（CMOS）探测器，从设计到流片完成历时4年，并于2021年研制出首批样品，这是国内外首次将该类探测器成功用于天文在轨观测的尝试 [5][6] - 为确保CMOS探测器技术可靠，团队于2022年将实验样机送入太空进行在轨测试，期间虽发生故障，但经排查确认故障由特殊事件和器件偶发缺陷引起，探测器本身完全可靠 [6][7] 系统集成与工程实现 - 为解决X射线信号转瞬即逝、需及时下传的难题，团队基于北斗短报文系统，构建了覆盖全球的低轨科学卫星实时通信网络，攻克了卫星平台快速通信的挑战 [8] - 为在有限空间内最优布局12台“龙虾眼”望远镜和2台后随X射线望远镜，团队经过不下十轮迭代，最终采用三维空间桁架+支架的全新结构，解决了14台望远镜的布局与视场拼接难题，整体构型宛如一朵12瓣莲花 [9] 合作与产业化 - 在镜片研制遇到瓶颈时，北方夜视技术股份有限公司主动提出合作，双方共同推进了“龙虾眼”光学器件的研制工作 [2] 运行成果与影响 - “天关”卫星在轨运行一年多，已探测到160多例暂现天体，并成功引导全球各大空间和地面望远镜进行跟进观测 [9]

核心技术突破 - 为“天关”卫星成功研制了微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术 该技术使卫星具备极大的视场 一次定点观测即可覆盖约十一分之一天区 并大幅提升了探测灵敏度和定位精度 性能远超国际同类设备 [1] - 自主研发历时近5年 将核心镜片的分辨率从十几角分逐步提升至3角分 最终成功研制出“龙虾眼”望远镜镜头 [1] - 在2021年研制出天文级CMOS探测器首批样品 并攻克了卫星平台与地面快速通信的难题 [1] 系统集成与结构设计 - 采用三维空间桁架加支架的全新结构 一举解决了14台望远镜的布局与视场拼接难题 在有限空间内实现了最优布局 从而实现了最大观测效能 [2] 运营成果与影响 - 经过一年多的在轨运行 “天关”卫星已取得多项独有重大成果 已探测到160多例暂现天体 [2] - 卫星的观测成果引导了全球各大空间和地面望远镜进行跟进观测 [2]

文章核心观点 - “天关”卫星凭借其自主研发的微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术及配套系统，在轨运行一年多已取得多项独有重大成果，包括发现新型X射线暂现天体、探测到银河系内X射线暗弱爆发天体等，展现出卓越的发现能力，未来有望持续刷新人类对动态宇宙的认知 [1][10] 技术突破与研发历程 - 核心技术为微孔龙虾眼X射线聚焦成像技术，该技术使卫星具备极大视场（一次定点观测可覆盖约十一分之一天区），并大幅提升了探测灵敏度和定位精度，性能远超国际同类设备 [1] - 模仿龙虾眼结构研制X射线望远镜是长期设想，但因X射线能量高、难以聚焦而技术难度极大，此前仅法国一家公司能生产所需镜片但报价高昂且质量无保证，团队最终决定走自主研发道路 [2] - 镜片研发精度要求极高，在4厘米×4厘米面积上需集成近100万个方孔，每个方孔排列方向需精确设计，团队历时近5年将镜片分辨率从十几角分逐步提升至3角分 [3] - 探测器方案经历重大调整，初期选择的气体探测器因易受撞击泄漏而被放弃，后转向自主研发背照式互补金属氧化物半导体（CMOS）探测器，从设计到流片完成耗时4年，于2021年研制出首批样品 [6] - CMOS探测器在轨应用前无成功先例，2022年实验样机在轨测试中两个探测器发生故障，经排查确定故障由特殊事件和器件偶发缺陷引起，探测器本身可靠，为卫星按时发射扫清障碍 [7] 系统集成与平台创新 - 卫星平台需攻克快速通信难题，传统方式受地面站位置限制，团队提出基于北斗短报文系统构建覆盖全球的低轨科学卫星实时通信网络，经两年攻坚解决了信号稳定与快速重连问题 [8] - 卫星需搭载12台“龙虾眼”望远镜和2台后随X射线望远镜，团队通过反复迭代设计（构型设计迭代不下十轮），最终采用三维空间桁架+支架的全新结构，解决了14台望远镜在有限空间内的最优布局与视场拼接难题 [9] 合作与产业化 - 在镜片自主研发过程中，北方夜视技术股份有限公司主动提出合作研制“龙虾眼”光学器件，双方合作使镜片研制工作驶入快车道 [2] 运营成果与未来展望 - “天关”卫星经过一年多的运行，已探测到160多例暂现天体，并引导全球各大空间和地面望远镜跟进观测，取得了多项独有重大成果 [10]

空间科学先导专项已完成的卫星任务与成果 - 专项自2011年启动以来已完成8项科学卫星任务，包括“悟空”、“实践十号”、“墨子号”、“慧眼”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”，在不同领域实现了“中国第一”乃至“世界首次”的突破 [4][5] - “悟空”是我国首颗暗物质粒子探测卫星，于2015年12月17日发射，基于前8年数据在国际上首次获得了TeV/n能区最精确的次级宇宙线硼核能谱 [5] - “慧眼”是我国首颗X射线天文卫星，于2017年6月15日发射，运行以来在黑洞吸积爆发、中子星表面核燃烧、最亮伽马射线暴最小光变时标等方面取得系列成果 [6] - “怀柔一号”于2020年12月10日发射，在2025年发现致密星并合产生的伽马暴中存在新子类型，揭示了全新的磁陀星爆发模式，并发现一组独特的周期性粒子沉降事件 [6] - “夸父一号”是我国首颗综合性太阳探测专用卫星，于2022年10月9日发射，2025年发现高能C级耀斑与日冕物质抛射的关联率远低于基于以往结果和传统模型的预期值 [7] - “天关”是我国首颗大视场X射线天文卫星，于2024年1月9日发射，目前已探测到165例高显著性X射线暂现源，并发现新型的宇宙X射线“慢镜头”爆发暂现源及银河系内X射线暗弱爆发 [7] “十五五”时期太空探源科学卫星计划 - “十五五”时期将组织实施太空探源科学卫星计划，包含“鸿蒙计划”、“夸父二号”、系外地球巡天卫星、增强型X射线时变与偏振空间天文台4项任务 [3] - “鸿蒙计划”由10颗卫星组成低频射电望远镜阵列，将飞往月球背面，旨在探测宇宙大爆炸后第一颗恒星出现前的信号 [8] - “夸父二号”将绕行太阳极区上空，探索太阳磁场活动并预知太阳风暴 [8] - 系外地球巡天卫星旨在寻找和地球大小相近、处在宜居带的“地球2.0” [9] - 增强型X射线时变与偏振空间天文台将观测黑洞视界边缘、中子星表面等“极端禁区”，研究极端物理规律 [9] 空间科学专项的整体进展与影响 - 专项实施15年来，科学研究向“四极”方向拓展深化：极宏观方面绘制出中国自主设备观测的首张X射线全天天图；极微观方面获得最精确的宇宙射线电子、质子、氦核和硼核能谱精细结构；极端条件方面首次直接测量到宇宙最强磁场并探测到距离黑洞最近的高速喷流；极综合交叉方面实现了科学、技术、工程的高度融合发展 [10] - 专项带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展，突破了星地光路对准等关键技术，建成国内首个国际水准的X射线标定束线，研制出国际上领先1—2个数量级的大视场、高灵敏度龙虾眼X射线望远镜，实现了卫星平台与载荷的一体化设计 [10] - 专项积极开展全方位、多层次的国际合作，例如“微笑”卫星是中国科学院和欧洲空间局首次任务级全方位、全周期深度合作项目；“天关”卫星由中方主导，欧空局、德国马普研究所和法国宇航局共同参与 [11] - 中国空间科学正实现从“跟跑”到“并跑”，再向部分领域“领跑”的跨越，空间科学卫星集群成为人类探索未知宇宙的重要力量 [11]

空间科学先导专项已取得的成果 - 专项自2011年启动以来，已完成“悟空”、“实践十号”、“墨子号”、“慧眼”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”共8项科学卫星任务，在不同领域实现了“中国第一”乃至“世界首次”的突破 [3] - “悟空”号暗物质粒子探测卫星于2015年12月17日发射，基于前8年数据，在国际上首次获得了TeV/n能区最精确的次级宇宙线硼核能谱 [4] - “慧眼”号X射线天文卫星于2017年6月15日发射，运行以来取得了包括银河系内黑洞吸积爆发耀发机制、吸积毫秒脉冲星的辐射机制和表面磁场、中子星表面核燃烧的点火位置、最亮伽马射线暴的最小光变时标等一系列成果 [5] - “怀柔一号”卫星于2020年12月10日发射，在2025年发现致密星并合产生的伽马暴中存在新的子类型，揭示了全新的磁陀星爆发模式，并发现一组独特的周期性粒子沉降事件 [6] - “夸父一号”太阳探测卫星于2022年10月9日发射，2025年发现高能C级耀斑与日冕物质抛射的关联率远低于基于以往结果和传统模型的预期值 [7] - “天关”号大视场X射线天文卫星于2024年1月9日发射，目前已探测到165例高显著性X射线暂现源，并发现新型的宇宙X射线“慢镜头”爆发暂现源及银河系内X射线暗弱爆发 [7] “十五五”时期太空探源科学卫星计划 - “十五五”时期，中国科学院国家空间科学中心将组织实施太空探源科学卫星计划，包含“鸿蒙计划”、“夸父二号”、系外地球巡天卫星、增强型X射线时变与偏振空间天文台4项任务 [2] - “鸿蒙计划”由10颗卫星组成低频射电望远镜阵列，将飞往月球背面，旨在探测宇宙大爆炸后第一颗恒星出现前的信号 [9] - “夸父二号”将绕行太阳极区上空，探索太阳磁场活动与太阳风暴 [9] - 系外地球巡天卫星的任务是寻找和地球大小相近、处在宜居带的系外类地行星 [9] - 增强型X射线时变与偏振空间天文台将观测黑洞视界边缘、中子星表面等极端环境，研究极端物理规律 [9] 空间科学发展的综合影响 - 专项实施15年来，推动科学研究向“四极”方向拓展：在极宏观方面绘制出中国自主研制设备观测到的首张X射线全天天图；极微观方面获得世界上最精确的宇宙射线电子、质子、氦核和硼核能谱精细结构；极端条件方面首次直接测量到宇宙最强磁场并探测到距离黑洞最近的高速喷流；极综合交叉方面实现了科学、技术、工程的高度融合发展 [10] - 专项带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展，包括突破星地光路对准等关键技术，建成国内首个国际水准的X射线标定束线，研制出国际上领先1—2个数量级的大视场、高灵敏度龙虾眼X射线望远镜，实现了卫星平台与载荷的一体化设计 [10] - 专项积极开展全方位、多层次的国际合作，例如“微笑”卫星是中国科学院和欧洲空间局首次任务级全方位、全周期的深度合作项目；“天关”卫星由中方主导，欧空局、德国马普研究所和法国宇航局共同参与，通过组建国际科学团队和推动数据共享提升国际影响力与效益 [10]

空间科学先导专项成果 - 专项自2011年启动，已成功研制并发射八颗科学卫星，包括"悟空"号、实践十号、"墨子"号、"慧眼"号、"太极一号"、"怀柔一号"、"夸父一号"和"天关"卫星 [1] - 专项取得一系列重大原创成果，创造多项中国第一甚至世界首次 [1] 空间科学领域发展 - 中国空间科学实现从"跟跑""并跑"到部分领域"领跑"的历史性跨越 [1] - 整体呈现多点突破、集群迸发的强劲发展态势 [1] 技术带动效应 - 先导专项带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展 [1]

空间科学先导专项成果 - 我国空间科学先导专项自2011年启动实施，已成功研制并发射8项科学卫星任务，包括“悟空”号、实践十号、“墨子”号、“慧眼号”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”卫星 [1] - 专项取得一系列重大原创成果，创造多项中国第一乃至世界首次 [1] - “悟空”号首次发现刺激宇宙射线氦核能谱的变硬结构，首次实现1万亿电子伏特每赫兹以上能区同宇宙线能谱的精确测量，以高自信度发现其变异结构，为揭示宇宙线传播机制提供关键数据 [1] 未来发展规划 - “十五五”期间，我国将组织实施太空探源科学卫星计划 [1] - 计划包含“鸿蒙计划”、“夸父二号”、系外地球巡天、增强型X射线时变与偏振空间天文台等项目 [2] - 力争在宇宙黑暗时代、太阳磁活动周、系外类地行星探测等领域实现新突破 [2] 行业影响与展望 - 通过空间科学卫星任务扎实推进，中国空间科学将在更多方向上实现从“并跑”向“领跑”的跨越 [1] - 实现我国空间科学、空间技术、空间应用全面发展，为航天强国和科技强国建设作出标志性贡献 [1]

空间科学先导专项总体进展 - 专项自2011年启动，已成功研制并发射8项科学卫星任务，包括“悟空”号、实践十号、“墨子”号、“慧眼号”、“太极一号”、“怀柔一号”、“夸父一号”和“天关”卫星[7] - 专项标志着我国空间科学创新发展进入“快车道”，取得一系列重大原创成果，创造多项中国第一乃至世界首次[7] - 科学研究向“四极”方向拓展深化：绘制国际首个X射线全天天图（极宏观）、获得最精确宇宙射线电子质子氦核硼核能谱精细结构（极微观）、首次直接测量宇宙最强磁场并探测距离黑洞最近高速喷流（极端条件）、实现科学技术工程高度融合发展（极综合交叉）[7] 尖端技术发展与人才培养 - 专项带动尖端有效载荷和卫星平台技术跨越式发展，建立“首席科学家+工程两总”新型任务体制[7] - 专项培养出一批领军人才与创新团队，涌现众多勇挑重担的青年科研骨干[7] - 积极开展全方位多层次国际合作，“微笑”卫星是中国科学院和欧洲空间局首次任务级全方位全周期深度合作项目[8] “天关”卫星科学成果 - 发现新型X射线暂现源EP241021a，为理解神秘暂现天体提供关键线索[10] - 探测到银河系内X射线暗弱爆发EP240904a，为发现恒星级黑洞开辟新途径[10] - 首次探测到的暂现源EP240801a对传统伽马暴分类提出挑战[10] “慧眼号”科学成果 - 在地球大气层密度测量、银河系内黑洞吸积爆发耀发机制、吸积毫秒脉冲星辐射机制和表面磁场等方面取得丰硕成果[10] - 在中子星表面核燃烧点火位置、最亮伽马射线暴最小光变时标等方面取得成果[10] “怀柔一号”科学成果 - 发现致密星并合产生伽马暴中存在新子类型，拓展对引力波电磁对应体认知[10] - 揭示全新磁陀星爆发模式，对理解其爆发机制具有重要意义[10] - 通过发现一组独特周期性粒子沉降事件，深化对近地轨道空间辐射环境认识[10] “悟空”号科学成果 - 国际上首次实现1 TeV/n以上能区次级宇宙线硼能谱精确测量，以8倍标准偏差高置信度发现其变硬结构[11] - 硼能谱指数变化幅度是质子氦核等初级宇宙线能谱指数变化幅度两倍，表明其变硬可能源于传播效应，对揭示宇宙射线传播机制有重要意义[11] “夸父一号”科学成果 - 观测发现高能C级耀斑与日冕物质抛射关联率远低于预期值及传统模型[11] - 在127例高能C级耀斑中，仅有5例伴随有日冕物质抛射，且均为喷流产生窄日冕物质抛射，为破解太阳爆发机制和高能粒子起源提供新线索[11] 未来发展规划 - 面向未来聚焦宇宙起源空间天气起源生命起源等重大前沿问题，在“十五五”期间将组织实施包含“鸿蒙计划”“夸父二号”等在内的太空探源科学卫星计划[12] - 力争在宇宙黑暗时代太阳磁活动周系外类地行星探测等领域实现新突破[12] - 通过空间科学卫星任务扎实推进，持续产出更多关键性原创性引领性重大科技成果，有力支撑高水平科技自立自强[12]

中国空间科学先导专项规划与成果 - 我国将于“十五五”期间组织实施太空探源科学卫星计划 [1] - 计划研制发射四项科学卫星任务 包括“鸿蒙计划”、“夸父二号”、系外地球巡天任务和增强型X射线时变与偏振空间天文台 [3] - 科学目标为在宇宙起源和演化、空间天气起源及系外行星生命起源方面作出原创性突破 并成为2035年建成科技强国的标志性成果 [5] - 专项自2011年启动 已成功研制发射八项科学卫星任务 包括“悟空”号、“墨子”号等 [7] - 已取得一批重要原创成果 如绘制国际首个X射线全天天图、获得最精确宇宙射线电子质子能谱精细结构、首次直接测量宇宙最强磁场等 [7] 月球背面月壤科学研究新发现 - 嫦娥六号带回的月球背面月壤被发现具有黏性且能结块 其黏性成因并非水分 [8] - 背面月壤颗粒比正面更细腻 类似“面粉” 且颗粒棱角分明、表面粗糙 导致颗粒间摩擦效应和静电力作用显著 [10] - 月球背面因长期暴露于严酷宇宙环境 承受更频繁剧烈陨石轰击 且无地球磁场庇护 持续“锻造”出细腻粘稠的月壤 [12] - 该研究对未来月球背面探测、着陆及基地建设具有重要意义 [12] 神舟二十二号载人航天任务 - 神舟二十二号飞船计划于11月25日在酒泉卫星发射中心发射 [12] - 长征二号F遥二十二运载火箭已完成推进剂加注 [12] - 神舟二十一号航天员乘组在轨工作正常、状态良好 [12]

空间科学先导专项核心成就 - 专项实施标志我国空间科学创新发展进入“快车道”，实现从“跟跑”“并跑”到部分领域“领跑”的历史性跨越 [1] - 专项自2011年启动以来已成功研制并发射八项科学卫星任务，包括“悟空”号、“墨子”号、“慧眼”卫星等，创造多项中国第一乃至世界首次 [2] - 专项带动了尖端有效载荷和卫星平台技术的跨越式发展，突破星地光路对准等关键技术，研制出国际上领先1至2个数量级的大视场、高灵敏度龙虾眼X射线望远镜 [3] 重大科学突破 - “天关”卫星绘制出国际首个X射线全天天图 [2] - “悟空”号获得迄今为止世界上最精确的宇宙射线电子、质子、氦核和硼核能谱精细结构 [2] - “慧眼”卫星首次直接测量到宇宙最强磁场，探测到距离黑洞最近的高速喷流 [2] - 国际专家评价“慧眼”卫星已成为国际高能天体物理领域不可或缺的重要观测平台，“怀柔一号”在伽马射线暂现源探测研究领域发挥重要作用 [2] 国际合作模式 - 专项开创多个国际合作新范式，通过组建国际科学团队、推动数据共享开展联合观测 [4] - “天关”卫星项目由中方主导，欧洲空间局、德国和法国共同参与，欧空局首次以“机遇任务”方式参与中国空间科学任务 [4] - 中欧首次开展任务级全方位、全周期深度合作项目“微笑”卫星，联合顶层策划、征集遴选，并合作开展方案设计、工程研制及数据分析 [4] 未来发展计划 - 公司将在“十五五”期间组织实施包含“鸿蒙计划”“夸父二号”、系外地球巡天等在内的太空探源科学卫星计划 [4] - 公司力争在宇宙黑暗时代、太阳磁活动周、系外类地行星探测等领域实现新突破 [4] - 通过空间科学卫星任务的推进，公司将在更多方向上实现从“并跑”向“领跑”的跨越，持续产出关键性、原创性、引领性重大科技成果 [5]