學霸從數學建模開始 第三十七章 謀劃

更新:07-22 17:09 作者:我真叫張德帥 分類:科幻小說

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    2021年12月3日,天格計劃的GRID-02天文立方星載荷觀測到的宇宙伽馬射線暴事例GRB210121A及其物理分析的論文在線發表在上。南京大學與清華大學天格團隊合作完成了這次天格觀測數據的處理和物理分析。這是天格計劃首篇正式發表的伽馬暴科學觀測結果,也是國際上同類微納衛星伽馬暴探測項目中,首例取得科學發現和論文發表的伽馬暴事例。這項工作表明該類微納衛星在空間天文粒子探測、前沿天文科學觀測等方面具有廣闊的應用前景。


    「天格計劃「是一個以本科生學生團隊為主體的空間科學項目,其主要科學目標為尋找與引力波、快速射電暴成協的伽馬暴以及其它高能天體物理瞬變源。其特色是利用立方星平台,搭建由多個小衛星組成的全天伽馬射線暴監視網絡,用以探測和定位伽馬射線暴等天體瞬變源。相比於綜合型、高功率的大型衛星,如美國航空航天局將於2021年底發射的質量高達6.2噸、成本已逾數百億美元的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡,立方星具有模塊化、低成本、短周期的特點,能夠實現大衛星無法實現的快速發射、多顆組網、全天覆蓋,還可以降低風險與成本。天格計劃預計利用10-24顆立方星在500-600公里的近地軌道進行組網,在2018~2023年內逐步完成。這一方案能夠實現對短伽馬射線暴真正的全天覆蓋探測,並可通過時間延遲和流強調製的方式實現有效定位,可保證不錯過任何一次與引力波暴發成協的短伽馬射線暴,有著重要的科學意義。

    2016年,天格計劃由清華大學工程物理系和天文系共同發起,目前有南京大學、中科院高能所等20餘所高校和研究所共同參與合作。南京大學、BJ師範大學等高校的天格團隊也將完成衛星載荷的研發調試。截至目前,天格計劃已於2018年10月、2020年11月和12月分別發射了三顆天格衛星。天格02星已積累了5個月的科學數據,其首批科學數據已被國家空間科學數據中心接收,未來將對科學界保持開放共享。

    南京大學天格團隊自2018年成立以來,在江蘇省雙創計劃、南京大學天文與空間科學學院、南京大學雙創辦公室等的有力支持下,成立了創新團隊,充分發揮團隊的天文專業優勢,開發了科學數據產品分析的流程管線,設置了富有特色的科創融合課程,展開對小衛星探測器的研發。目前,南大天格團隊已經成功完成了首顆南大-川大合作天格立方星——天寧星——載荷的地面試驗,預期於2022年3月發射。同時,南京大學天格小衛星團隊經過1年半的研發、設計、實驗論證,於2021年10月最終確定了自主設計的第二顆立方星——應天星——的載荷設計方案。該方案使用可編程邏輯門晶片替代原有的單片機晶片,充分利用可編程邏輯的並行性、高性能和靈活性等特點。這個方案在本領域內具有前沿創新性和獨特性,充分體現了了以學生為主體的小型項目的靈活性和創新性。

    天格計劃的主要科學觀測目標是伽馬射線暴。宇宙伽馬射線暴是人類已知最劇烈的天體物理過程之一,是天體物理領域的研究前沿。2020年11月清華大學天格計劃團隊研製發射的天格02星載荷成功開展持續科學觀測,已獲得首批幾十例伽馬暴事例的候選體。2021年1月21日,天格02星觀測到GRB210121A伽馬暴事例,該事例也被我國懷柔一號衛星、慧眼衛星和美國費米衛星所確認。有趣的是,GRB210121A在近萬個伽馬暴樣本中的統計分布中處於很特殊的地位。其持續時間大約為13秒,具有明顯的長暴特徵。通過使用截斷冪率譜模型對觀測數據進行擬合,研究團隊發現GRB210121A的譜指數偏硬,高於同步輻射限制的低能譜指數上限,此外其峰值能量很硬,在第一個脈衝的時候由硬到軟,但是即使在最後的爆發階段也始終居高不下。高能量伽馬射線光子總是比低能量光子更早到達,這一現象被稱為譜延遲,在GRB210121A中同樣觀測到這一現象,並且在相對於E的圖像中顯現出一個拐點,這一現象有可能用於對洛倫茲破缺效應的限制。

    研究團隊進一步通過該伽馬暴的譜指數初步判斷其屬於光球模型,利用



  
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