【時事新聞】XRISM 與 SLIM 發射升空

林彥興

2023 年 9 月 7 日,JAXA 成功以 H-IIA 火箭將小型登月艇 SLIM 與 X 射線太空望遠鏡 XRISM 發射升空。

SLIM 全稱 Smart Lander for Investigating Moon,按英文翻譯是「智能月球探測器」,但直接翻日文漢字的話是「小型月著陸實證機」,兩種譯法都還算常見。SLIM 是日本官方(HAKUTO-R 是由是民間企業 iSpace 運行)的第一次登月任務,旨在精準地飛到可能擁有月球地函物質的隕石坑中,以多波段相機分析岩石成分,以了解月球的形成過程,同時驗證高精準度(誤差 100 公尺以下)的月球降落技術。

升空後,H-IIA 火箭會先將 SLIM 置於環繞地球的高橢圓軌道上,然後 SLIM 將以自身動力進行月球轉移。但在進入月球重力主導的範圍之後,它不會直接進入月球軌道,而是會先以重力助推拉高繞地的軌道高度,然後才在下一次與月球交會時泊入月球軌道,以減少燃料消耗。登陸時,SLIM 會以主引擎一路減速到離地表三公尺處,並在過程中釋放出其攜帶的兩個更小的「漫遊車」。最後一個轉身,用裝有降落腳架的肚子(如果有腳架那這是肚子還是腳?)來著陸。

XRISM 全稱 X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission,常被翻譯成「X 射線成像光譜任務」。這是 JAXA 與 NASA 合作開發的新一代 X 射線太空望遠鏡,其最大的特色,就是擁有非常誇張的 X 射線光譜解析度(spectral resolution)。

傳統上,如果想在 X 射線波段進行詳細的光譜分析,往往需要使用光柵(如錢卓的 HETG 或 XMM 的 RGS)將入射光展開,然後使用 CCD 相機來測量不同能量的光子入射量。使用光柵雖然可以很好的測量點光源(如 AGN 或原恆星)的光譜,但是對於瀰散的目標就顯得力不從心。

而 XRISM 搭載的「Resolve」儀器將為這個領域帶來革命性的進展。Resolve 是一種稱為「微熱量計 microcalorimeter」的新式的 X 射線感測器,各位大可先把它想像成一個 6x6 的 CCD 感光元件,可以拍出 36 像素的影像。但比起紀錄光子入射後打出的電荷,微熱量計紀錄的是光子的能量被單個像素吸收後,像素溫度的變化。光子的能量越高,像素的溫度就會升得越高。因此使用微熱量計來觀測時,不僅能夠得到目標的影像,你還能得到影像中每一個像素對應的光譜。

這樣的能力,將能大幅幫助天文學家了解超新星殘骸與星系團中的高溫氣體(ICM)。

首先與火箭分離的 XRISM 望遠鏡目前已經成功與地面建立聯繫,太陽能板也正常展開,運行於 567 x 581 公里,傾角 31 度的近地軌道上;而同行的 SLIM 目前也已經進入環繞地球的高橢圓軌道,將來會像 HAKUTO-R 那樣藉由彈道轉移,花費約四個月左右的時間進入月軌後登月。

Credit: MHI Launch Services / JAXA / NASA

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