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北斗三號衛星導航系統助力宇宙探測 GECAM衛星準實時下傳伽馬暴觀測警報
2021-01-21|文章來源:粒子天體中心 科研計劃處 |【
 

  北京時間202112015時1152秒,引力波暴高能電磁對應體全天監測器(“懷柔一號”極目望遠鏡,英文簡稱GECAM)衛星首次通過北斗三號衛星導航系統“準實時”將伽馬射線暴觀測警報下傳至GECAM科學運行中心,標志著GECAM衛星成為我國首個具有即時下行觀測數據能力的空間天文望遠鏡,揭開了將北斗三號導航系統的短報文服務應用于空間科學與宇宙探測的序幕。 

  GECAM衛星除了對包括引力波伽馬暴在內的各類高能天文爆發現象開展科學觀測之外,還擔任著“哨兵”的角色:衛星一旦發現爆發天體需立即將爆發信息下傳到地面,引導地面和其它空間天文觀測設備迅速開展后隨觀測。由于衛星通常在飛過地面接收站時才能下傳科學數據,具有較長的時間延遲(可達數小時,甚至超過10小時),無法實現快速響應。為了滿足科學觀測需求,GECAM衛星創新性地使用北斗三代導航系統的全球短報文通訊鏈路,將天體爆發的關鍵科學數據(觀測警報)準實時下傳至地面,從而可以快速引導其它設備的后隨觀測。 

  本次GECAM衛星發現的爆發天體是一個伽馬射線暴(編號GRB 210120A),其發生于2021120日下午151048.550秒(北京時間),GECAM衛星通過星上在軌觸發定位軟件實時捕捉到該爆發事件,并將星上觸發定位結果以及光變曲線等觀測警報信息通過北斗三號系統下傳至地面。GECAM衛星科學運行中心在觸發后約60秒收到第一條北斗短報文,其后10分鐘內收到所有短報文信息。短報文傳輸功能正常,性能指標均符合設計。 

  GECAM科學運行中心對觀測警報信息自動處理獲得的該伽馬暴的光變曲線(圖1)和定位圖(圖2)。作為GECAM首個在軌觸發定位以及通過短報文準實時下行觀測警報的伽馬暴,GECAM團隊通過國際伽馬暴協調網絡(Gamma-ray Burst Coordinates Network,簡稱GCN)發布了觀測通告(GCN編號29338,詳見https://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn3/29338.gcn3)。 

  GECAM衛星是北斗三號導航系統全球短報文服務的首個衛星試驗用戶。本次試驗的成功表明北斗短報文服務在空間科學中具有廣闊的應用前景。據悉,我國正在研制的愛因斯坦探針(EP)衛星、增強型X射線時變與偏振(eXTP)空間天文臺等也計劃利用北斗三號系統的短報文功能,以便快速向國內外天文學家發布有關宇宙天體爆發活動的關鍵信息,引導其他設備開展后隨觀測。 

圖1 GECAM衛星通過北斗三號導航系統準實時下傳的伽馬暴(GRB 210120A)光變曲線

圖2 伽馬暴(GRB 210120A)定位圖,根據北斗三號導航系統準實時下傳的觀測警報數據計算得到


 
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