进入宇宙！北斗三号全球短报文服务首次应用于空间科学

北京时间2021年1月20日15时11分52秒，引力波暴高能电磁对应体全天监测器（“怀柔一号”极目望远镜，英文简称GECAM）卫星首次通过北斗三号卫星导航系统“准实时”将伽马射线暴观测警报下传至GECAM科学运行中心，标志着GECAM卫星成为我国首个具有即时下行观测数据能力的空间天文望远镜，揭开了将北斗三号导航系统的短报文服务应用于空间科学与宇宙探测的序幕。

 

这是“极目”卫星团队发布的首个天体爆发事件探测结果。“极目”双星入轨后，有效载荷状态良好，各项功能都得到有效验证，此前已成功观测到伽马射线暴、天蝎座X-1的地球掩食、X射线脉冲星、太阳耀斑以及高能宇宙线事例等现象，科研团队预计后续将有丰富的科学产出。

 

据介绍，GECAM卫星除了对包括引力波伽马暴在内的各类高能天文爆发现象开展科学观测之外，还担任着“哨兵”的角色：卫星一旦发现爆发天体需立即将爆发信息下传到地面，引导地面和其它空间天文观测设备迅速开展后随观测。

 

由于卫星通常在飞过地面接收站时才能下传科学数据，具有较长的时间延迟（可达数小时，甚至超过10小时），无法实现快速响应。为了满足科学观测需求，GECAM卫星创新性地使用北斗三代导航系统的全球短报文通讯链路，将天体爆发的关键科学数据（观测警报）准实时下传至地面，从而可以快速引导其它设备的后随观测。

 

本次GECAM卫星发现的爆发天体是一个伽马射线暴（编号GRB 210120A），其发生于2021年1月20日下午15时10分48.550秒（北京时间），GECAM卫星通过星上在轨触发定位软件实时捕捉到该爆发事件，并将星上触发定位结果以及光变曲线等观测警报信息通过北斗三号系统下传至地面。GECAM卫星科学运行中心在触发后约60秒收到第一条北斗短报文，其后10分钟内收到所有短报文信息。短报文传输功能正常，性能指标均符合设计。

 

GECAM科学运行中心对观测警报信息自动处理获得的该伽马暴的光变曲线（图1）和定位图（图2）。作为GECAM首个在轨触发定位以及通过短报文准实时下行观测警报的伽马暴，GECAM团队通过国际伽马暴协调网络（Gamma-ray Burst Coordinates Network，简称GCN）发布了观测通告。

 

图1 GECAM卫星通过北斗三号导航系统准实时下传的伽马暴（GRB 210120A）光变曲线

图2 伽马暴（GRB 210120A）定位图，根据北斗三号导航系统准实时下传的观测警报数据计算得到

GECAM卫星是北斗三号导航系统全球短报文服务的首个卫星试验用户。本次试验的成功表明北斗短报文服务在空间科学中具有广阔的应用前景。据悉，我国正在研制的爱因斯坦探针（EP）卫星、增强型X射线时变与偏振（eXTP）空间天文台等也计划利用北斗三号系统的短报文功能，以便快速向国内外天文学家发布有关宇宙天体爆发活动的关键信息，引导其他设备开展后随观测。

 

来源：中国科学院高能物理研究所

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