中國“天關”：正在崛起的國際空間科學新高地 | 加強基礎研究

2026年初，國際天體物理學界發布的一項統計研究顯示，在2025年發表的前沿研究成果中，中國科學院“天關”衛星的成果影響力在全球空間和地面天文望遠鏡中名列前茅，甚至超越了諸多國際知名設備。

“超額完成預期目標。”近期，在接受《中國科學報》采訪時，“天關”衛星首席科學家、中國科學院國家天文臺研究員袁為民說，這一成績既得益于衛星的卓越性能，也受益于中國科學院《關于加強基礎研究的若干意見》（“基礎研究十條”）確定的聚焦前沿科學問題、建制化組織科研以及深度融入國際合作等核心理念。

自2024年1月發射至今，中國科學院組織院內外單位開展協同攻關。基于“天關”衛星數據，全球科學家產出高水平論文百余篇，研究成果獲得歐洲空間局（ESA）等知名空間科學機構和國際時域天文學界高度評價。如今，該衛星已成為國際時域天文學的新高地，標志著我國空間科學從“技術驗證”邁向了“知識發現前沿”。

▲袁為民在解釋“天關”衛星的原理。受訪者供圖

取得豐碩成果

“天關”衛星承載著探索宇宙沉寂黑洞耀發、捕捉引力波源X射線信號、發現X射線劇變天體等宏大科學目標。

在軌運行兩年多來，“天關”衛星在黑洞研究領域實現了歷史性突破。2026年2月，《科學通報》封面文章報道了衛星很可能捕捉到一個中等質量黑洞撕裂并吞噬白矮星的極端過程。這一發現為理解宇宙中神秘的黑洞“進食”現象提供了直接證據。

“天關”衛星還捕獲了其他望遠鏡難以企及的獨特信號。2025年7月發表于《自然-天文學》的一項研究揭示，衛星成功探測到一例源自40億光年外的軟X射線閃耀（EP240414a），首次揭示了恒星坍縮產生超新星的過程中有弱的相對論性噴流產生，為全面理解恒星死亡過程提供了新視角。“天關”衛星是唯一能捕獲此類信號的觀測設備。

ESA科研團隊則利用“天關”衛星在小麥哲倫云星系內發現了一組極為罕見的雙星系統。“只有‘天關’衛星的高靈敏度才能夠捕捉到。”參與這項研究的西班牙空間科學研究所博士后Alessio Marino表示。

在探索宇宙早期歷史方面，“天關”衛星同樣展現出巨大潛力。發射兩個多月后，衛星便捕捉到一例來自125億光年外的遙遠爆發（EP240315a）。這項發現為研究早期宇宙的演化打開了新窗口。

“天關”衛星還不斷拓展著人類對暫現天體的認知邊界。例如，它發現了一例與任何已知類型都不相符的全新暫現源。科研團隊將其命名為“南方朱雀客星”。此外，衛星還發現了數例罕見的中等質量黑洞、新的恒星級黑洞候選體以及十余例中子星和白矮星，并獲得了中國自主設備觀測到的全天X射線天圖。

▲“天關”衛星藝術想象圖。（中國科學院國家天文臺供圖）

建制化科研管理體系

豐碩成果的背后是體制機制的創新與保障。中國科學院扎實推進“基礎研究十條”落地見效，持續深化包括空間科學在內的基礎研究領域體制機制改革，不斷激發原始創新活力。基于“天關”衛星項目研制期間的國際合作，中國科學院建立了一整套國際化、多層次、權責清晰的完善科學研究與合作管理體系。

這一體系由指導委員會、科學管理委員會及科學家團隊構成，形成了嚴密的建制化管理架構。其中，指導委員會由中國科學院、ESA、德國馬普地外物理研究所（MPE）三方機構代表組成，負責跨機構協調與頂層科學戰略制定。科學管理委員會則作為日常決策與管理機構，由袁為民擔任主席、各合作方負責人任聯合主席，成員涵蓋各方科學家代表及各科學領域工作組負責人。

“天關”衛星的探測目標種類豐富，研究領域廣泛。為此，中歐聯合組成的約300人科學家團隊根據科學目標分為6個科學領域工作組（STP），由各組負責人組織團隊成員利用“天關”衛星數據開展科學研究。在研究項目申請方面，由工作組負責人組建各個領域的時間分配委員會，具體實施研究項目的提案評審、遴選及年度觀測時間的分配。以上措施充分保障了科學家在技術路線選擇上的自主權，有效實現了科研力量的建制化統籌。

在科研人員看來，定好目標、分好工，是建制化基礎科學研究的核心。而“天關”衛星的科學管理正是一種典型的“有組織”科研模式。

“項目遴選的學術標準嚴格，以科學產出最大化為基本原則，重點考查原創性、科學意義和國際影響力。”國際合作方、MPE所長、“天關”衛星項目科學管理委員會共同主席K.Nandra強調。

為了平衡各方投入與產出，國際通行的“數據份額”機制被引入，即根據研發及運行階段的貢獻比例，確立了中方為75%、ESA為10%、MPE為10%、法國航天局為5%的主導性研究權益。這意味著觀測數據、觀測時間和研究團隊規模按照該比例分配，各方在各自數據和研究的份額內擁有優先主導權。

研究人員的體會是，由于規則制定充分參考了國際空間科學衛星的規范，這一機制在后期執行中頗為順暢。

當然，確立份額并不意味著“畫地為牢”，反而是在制度保障下的開放協作。

以前述在《科學通報》上發表的成果為例，這是國際上首次觀測到中等質量黑洞潮汐瓦解白矮星的事件，科學意義重大。袁為民回憶，當中國科學家率先發現該信號并明確主導研究后，第一時間向歐方發出了邀請，雙方迅速組建聯合團隊，極大地推動了研究進程。

“我們與中國科學院團隊的合作十分深入，減少無序競爭，促進了全球觀測資源的最大化共享。”ESA“天關”衛星項目科學家J.-U. Ness表示。

兩年多來，在這一體系的牽引下，圍繞“天關”衛星的探測及多波段后隨觀測研究，由中國科學院牽頭，一個覆蓋國內該領域學者的建制化大團隊已經形成，開展聯合探索和成果共享。

以基礎研究為突破口，中國科學院正充分發揮國立科研機構的獨特優勢和科學家的主體作用，更加積極主動地融入全球科技網絡。

獨特的數據優勢

高效的國際合作與成果產出，離不開強大的技術支撐。在高能時域天文學領域，“天關”衛星憑借領先和獨特的探測能力以及快速響應優勢所帶來的發現空間，確立了“引導者”的角色。

革命性的載荷技術創新讓“天關”衛星能夠提供從發現到認證的全鏈條高質量數據。

在中國科學院空間科學（二期）戰略性先導科技專項的統籌布局下，依托中國科學院建制化優勢，院內多家單位協同攻堅，成功完成衛星研制工作。

其中，中國科學院微小衛星創新研究院作為衛星總體單位，負責抓總研制衛星系統。搭載于衛星上的寬視場X射線望遠鏡“萬星瞳”（WXT）由中國科學院國家天文臺、上海技術物理研究所聯合北方夜視公司研制，突破微孔聚焦成像關鍵技術，完成國際首創的大視場龍蝦眼X射線聚焦望遠鏡研制，實現了大視場與高靈敏度的結合。衛星搭載的后隨X射線望遠鏡“風行天”（FXT）負責對目標進行深度“凝視”，由中國科學院高能物理研究所牽頭，聯合ESA、MPE共同打造，中國科學院理化技術研究所研制了其制冷裝置。正是這些單位的通力合作，才讓“天關”衛星擁有了領跑國際的“火眼金睛”。

承擔“萬星瞳”載荷總體和部分關鍵技術攻關任務的中國科學院上海技術物理研究所研究員、中國科學院院士孫勝利回憶，這次合作就像一支足球隊踢了一場好球，每個人都有明確的位置，隊員們互相配合、互補，是一種動態的合作，并且沒有越位。

“這是建制化開展科學衛星研制的良好范本。”孫勝利強調。

衛星研制成功后，中國科學院構建起從數據接收、處理到發布的全鏈條體系，確保了“天關”衛星的科學數據快速、穩定地服務于全球天文界。

袁為民介紹，得益于星上高度自主的處理系統，它發現暫現源后發出的警報可在幾分鐘內傳至地面并向全球發布，全球多波段望遠鏡即刻自動跟進觀測。

截至目前，“天關”衛星已向全球天文界發布X射線暫現源警報約500條，為國際上多個大型空間和地面望遠鏡提供了觀測目標。

為將這些寶貴的觀測數據轉化為科學成果，團隊還建立了一套“天地一體化、全流程標準化”的數據管理體系。

在星上，計算機自動處理原始數據并搜尋暫現源，將信息經北斗短報文和甚高頻（VHF）網通道下傳至地面。

在地面，觀測與衛星工程數據由我國三亞及ESA的地面站接力接收，傳至中國科學院國家空間科學中心“天關”衛星任務中心，分發到國家天文臺“天關”衛星科學中心及其中國科學院高能物理研究所分部進行自動化數據處理，最后數據和結果匯總到中國科學院國家天文臺。

團隊建立起一套全流程標準化的數據管理體系。“天關”衛星科學中心聯合中國科學院高能物理研究所分部，與中國科學院國家天文科學數據中心、中國科學院國家空間科學數據中心共同建設“天關”科學數據庫。同時，ESA設立鏡像數據中心，實現中歐數據的同步備份與全球共享。

“天關”衛星科學應用系統總師劉元介紹，“天關”衛星科學中心目前正著力開發人工智能輔助科學運行值班和暫現源證認和處理系統，以期實現暫現源的自動數據處理、快速證認分類和可視化分析。

在中國科學院的積極推薦下，“天關”衛星近期成功獲得科技部“工程科學與綜合交叉”重點研發專項支持，為后續探索注入強勁動力。

接下來，中國科學院計劃通過天地聯合觀測，深入開展有組織、體系化的前沿研究工作，解決一批國際公認的科學難題。屆時，“天關”衛星有望與一批重大科技基礎設施和空間科學衛星進行聯合觀測。

對此，科研團隊信心滿懷，期待未來持續產出更多具有國際影響力的原創性成果。

袁為民展望道：“盡管‘天關’表現優異，但作為一名科學家，我對科學發現的追求沒有上限。”“天關”衛星團隊正在期待一個完全超出人類現有認知范疇的不同尋常的信號。

來源：中國科學報（2026-05-11 第1版 要聞）

責任編輯：曹旸