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引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星——“极目”

Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor (GECAM)

“GECAM”又名“极目”或“怀柔一号”,由中国科学院空间科学(二期)先导专项部署,是世界首个专门用于探测引力波暴高能电磁对应体的的小型空间高能望远镜。GECAM由“小极”和“小目”2颗微小卫星组成,抵达运行轨道后,它们将对黑洞、中子星等极端天体的剧烈爆发现象展开观测,快速下传、发布观测警报,引导科学家利用展开后随观测。

2020年12月10日,GECAM卫星以一箭双星方式在西昌卫星发射中心由长征十一号固体运载火箭成功发射升空,卫星顺利进入预定轨道。

科学目标

全天监测引力波事件的高能电磁对应体,发现最大样本的引力波伽马暴和新的辐射现象,研究中子星、黑洞等致密天体及其并合过程;

全天监测快速射电暴可能的高能辐射,揭示其物理起源和辐射机制;

全时监测各类特殊伽马暴和磁星爆发,深入研究它们的爆发机制。

基本信息
  • 发射时间:
    2020年12月10日4时14分
  • 卫星状态:
    在轨运行
  • 发射地点:
    酒泉卫星发射中心
  • 轨道参数:
    600km 圆轨道
  • 运载火箭:
    长征十一号
  • 卫星质量:
    160 kg * 2


GECAM卫星星座及探测器布局

有效载荷

GECAM卫星有效载荷包含两种探测器:伽马射线探测器(Gamma-Ray Detector,GRD)和荷电粒子探测器(Charged Particle Detector,CPD)。两种探测器的多个探头近似均匀排布于半球体表面:GRD用于探测来自不同方向的伽马射线,探测伽马暴的能谱和通量,并结合不同安装方向的探头对伽马暴接收度的差异实现伽马暴的定位;CPD对伽马射线不敏感但对空间高能带电粒子敏感,可用于排除空间荷电粒子暴的干扰。

每颗卫星总共25个GRD模块,均安装在卫星的穹顶舱,每个模块均能探测从前部入射的伽马射线光子视场~2π。25个GRD分别指向不同方向,在立体角上基本均匀分布(面向地球的方向除外)。这样的配置不仅使每颗星能监测除地球遮挡外的所有天区,而且对各入射方向的接收面积相当,因此对各天区位置的灵敏度较为均匀.最后,利用指向不同方向的GRD通过探测器计数分布定位,或者两颗星的时间延迟法可计算源的入射方位.

每颗卫星共有8个CPD模块,分别置于卫星表面的不同方向(朝向地球的方向除外),其中,6个安装于卫星的穹顶舱,2个安装于载荷电子学舱的侧面.它需要测量空间环境中荷电粒子的流强变化,鉴别伽马暴与空间荷电粒子事件,避免后者对伽马暴的混淆.

EBOX位于载荷电子学舱内,用于采集和处理GRD和CPD数据,实现对伽马暴的在轨触发和定位;实现数据存储、打包和传输以及跟卫星平台的交互;提供电源等.主结构用于安装和布置GRD和CPD探头,并与卫星平台对接.

载荷名称:

伽马射线探测器(Gamma-Ray Detector,GRD)

技术参数:
内容 指标要求 设计/实测指标
探测器 LaBr3晶体+SiPM LaBr3晶体+SiPM
数量 ≥20 25
探测面积(单体) 40cm2 45.36cm2
探测能区 8 keV-2 MeV 5 keV-5 MeV
能量分辨率FWHM <18%@59.5 keV ≤13%@59.5 keV
伽马射线探测效率 >50%@8 keV ≥70%@8 keV
死时间(正常事例) ≤5 μs 4 μs
载荷名称:

低能X射线望远镜(LE)

技术参数:
内容 指标要求 设计/实测指标
探测器 塑料闪烁体+SiPM 塑料闪烁体+SiPM
数量 ≥5 8
塑闪单体尺寸 ≥15 cm2 16 cm2
探测能区 300 keV-5 MeV 270 keV-5 MeV
伽马射线探测效率 <20%@8-2000 keV <7%@全能区
死时间 ≤5 μs 3 μs