中国“天关”：正在崛起的国际空间科学新高地 | 加强基础研究

2026年初，国际天体物理学界发布的一项统计研究显示，在2025年发表的前沿研究成果中，中国科学院“天关”卫星的成果影响力在全球空间和地面天文望远镜中名列前茅，甚至超越了诸多国际知名设备。

“超额完成预期目标。”近期，在接受《中国科学报》采访时，“天关”卫星首席科学家、中国科学院国家天文台研究员袁为民说，这一成绩既得益于卫星的卓越性能，也受益于中国科学院《关于加强基础研究的若干意见》（“基础研究十条”）确定的聚焦前沿科学问题、建制化组织科研以及深度融入国际合作等核心理念。

自2024年1月发射至今，中国科学院组织院内外单位开展协同攻关。基于“天关”卫星数据，全球科学家产出高水平论文百余篇，研究成果获得欧洲空间局（ESA）等知名空间科学机构和国际时域天文学界高度评价。如今，该卫星已成为国际时域天文学的新高地，标志着我国空间科学从“技术验证”迈向了“知识发现前沿”。

▲袁为民在解释“天关”卫星的原理。受访者供图

取得丰硕成果

“天关”卫星承载着探索宇宙沉寂黑洞耀发、捕捉引力波源X射线信号、发现X射线剧变天体等宏大科学目标。

在轨运行两年多来，“天关”卫星在黑洞研究领域实现了历史性突破。2026年2月，《科学通报》封面文章报道了卫星很可能捕捉到一个中等质量黑洞撕裂并吞噬白矮星的极端过程。这一发现为理解宇宙中神秘的黑洞“进食”现象提供了直接证据。

“天关”卫星还捕获了其他望远镜难以企及的独特信号。2025年7月发表于《自然-天文学》的一项研究揭示，卫星成功探测到一例源自40亿光年外的软X射线闪耀（EP240414a），首次揭示了恒星坍缩产生超新星的过程中有弱的相对论性喷流产生，为全面理解恒星死亡过程提供了新视角。“天关”卫星是唯一能捕获此类信号的观测设备。

ESA科研团队则利用“天关”卫星在小麦哲伦云星系内发现了一组极为罕见的双星系统。“只有‘天关’卫星的高灵敏度才能够捕捉到。”参与这项研究的西班牙空间科学研究所博士后Alessio Marino表示。

在探索宇宙早期历史方面，“天关”卫星同样展现出巨大潜力。发射两个多月后，卫星便捕捉到一例来自125亿光年外的遥远爆发（EP240315a）。这项发现为研究早期宇宙的演化打开了新窗口。

“天关”卫星还不断拓展着人类对暂现天体的认知边界。例如，它发现了一例与任何已知类型都不相符的全新暂现源。科研团队将其命名为“南方朱雀客星”。此外，卫星还发现了数例罕见的中等质量黑洞、新的恒星级黑洞候选体以及十余例中子星和白矮星，并获得了中国自主设备观测到的全天X射线天图。

▲“天关”卫星艺术想象图。（中国科学院国家天文台供图）

建制化科研管理体系

丰硕成果的背后是体制机制的创新与保障。中国科学院扎实推进“基础研究十条”落地见效，持续深化包括空间科学在内的基础研究领域体制机制改革，不断激发原始创新活力。基于“天关”卫星项目研制期间的国际合作，中国科学院建立了一整套国际化、多层次、权责清晰的完善科学研究与合作管理体系。

这一体系由指导委员会、科学管理委员会及科学家团队构成，形成了严密的建制化管理架构。其中，指导委员会由中国科学院、ESA、德国马普地外物理研究所（MPE）三方机构代表组成，负责跨机构协调与顶层科学战略制定。科学管理委员会则作为日常决策与管理机构，由袁为民担任主席、各合作方负责人任联合主席，成员涵盖各方科学家代表及各科学领域工作组负责人。

“天关”卫星的探测目标种类丰富，研究领域广泛。为此，中欧联合组成的约300人科学家团队根据科学目标分为6个科学领域工作组（STP），由各组负责人组织团队成员利用“天关”卫星数据开展科学研究。在研究项目申请方面，由工作组负责人组建各个领域的时间分配委员会，具体实施研究项目的提案评审、遴选及年度观测时间的分配。以上措施充分保障了科学家在技术路线选择上的自主权，有效实现了科研力量的建制化统筹。

在科研人员看来，定好目标、分好工，是建制化基础科学研究的核心。而“天关”卫星的科学管理正是一种典型的“有组织”科研模式。

“项目遴选的学术标准严格，以科学产出最大化为基本原则，重点考查原创性、科学意义和国际影响力。”国际合作方、MPE所长、“天关”卫星项目科学管理委员会共同主席K.Nandra强调。

为了平衡各方投入与产出，国际通行的“数据份额”机制被引入，即根据研发及运行阶段的贡献比例，确立了中方为75%、ESA为10%、MPE为10%、法国航天局为5%的主导性研究权益。这意味着观测数据、观测时间和研究团队规模按照该比例分配，各方在各自数据和研究的份额内拥有优先主导权。

研究人员的体会是，由于规则制定充分参考了国际空间科学卫星的规范，这一机制在后期执行中颇为顺畅。

当然，确立份额并不意味着“画地为牢”，反而是在制度保障下的开放协作。

以前述在《科学通报》上发表的成果为例，这是国际上首次观测到中等质量黑洞潮汐瓦解白矮星的事件，科学意义重大。袁为民回忆，当中国科学家率先发现该信号并明确主导研究后，第一时间向欧方发出了邀请，双方迅速组建联合团队，极大地推动了研究进程。

“我们与中国科学院团队的合作十分深入，减少无序竞争，促进了全球观测资源的最大化共享。”ESA“天关”卫星项目科学家J.-U. Ness表示。

两年多来，在这一体系的牵引下，围绕“天关”卫星的探测及多波段后随观测研究，由中国科学院牵头，一个覆盖国内该领域学者的建制化大团队已经形成，开展联合探索和成果共享。

以基础研究为突破口，中国科学院正充分发挥国立科研机构的独特优势和科学家的主体作用，更加积极主动地融入全球科技网络。

独特的数据优势

高效的国际合作与成果产出，离不开强大的技术支撑。在高能时域天文学领域，“天关”卫星凭借领先和独特的探测能力以及快速响应优势所带来的发现空间，确立了“引导者”的角色。

革命性的载荷技术创新让“天关”卫星能够提供从发现到认证的全链条高质量数据。

在中国科学院空间科学（二期）战略性先导科技专项的统筹布局下，依托中国科学院建制化优势，院内多家单位协同攻坚，成功完成卫星研制工作。

其中，中国科学院微小卫星创新研究院作为卫星总体单位，负责抓总研制卫星系统。搭载于卫星上的宽视场X射线望远镜“万星瞳”（WXT）由中国科学院国家天文台、上海技术物理研究所联合北方夜视公司研制，突破微孔聚焦成像关键技术，完成国际首创的大视场龙虾眼X射线聚焦望远镜研制，实现了大视场与高灵敏度的结合。卫星搭载的后随X射线望远镜“风行天”（FXT）负责对目标进行深度“凝视”，由中国科学院高能物理研究所牵头，联合ESA、MPE共同打造，中国科学院理化技术研究所研制了其制冷装置。正是这些单位的通力合作，才让“天关”卫星拥有了领跑国际的“火眼金睛”。

承担“万星瞳”载荷总体和部分关键技术攻关任务的中国科学院上海技术物理研究所研究员、中国科学院院士孙胜利回忆，这次合作就像一支足球队踢了一场好球，每个人都有明确的位置，队员们互相配合、互补，是一种动态的合作，并且没有越位。

“这是建制化开展科学卫星研制的良好范本。”孙胜利强调。

卫星研制成功后，中国科学院构建起从数据接收、处理到发布的全链条体系，确保了“天关”卫星的科学数据快速、稳定地服务于全球天文界。

袁为民介绍，得益于星上高度自主的处理系统，它发现暂现源后发出的警报可在几分钟内传至地面并向全球发布，全球多波段望远镜即刻自动跟进观测。

截至目前，“天关”卫星已向全球天文界发布X射线暂现源警报约500条，为国际上多个大型空间和地面望远镜提供了观测目标。

为将这些宝贵的观测数据转化为科学成果，团队还建立了一套“天地一体化、全流程标准化”的数据管理体系。

在星上，计算机自动处理原始数据并搜寻暂现源，将信息经北斗短报文和甚高频（VHF）网通道下传至地面。

在地面，观测与卫星工程数据由我国三亚及ESA的地面站接力接收，传至中国科学院国家空间科学中心“天关”卫星任务中心，分发到国家天文台“天关”卫星科学中心及其中国科学院高能物理研究所分部进行自动化数据处理，最后数据和结果汇总到中国科学院国家天文台。

团队建立起一套全流程标准化的数据管理体系。“天关”卫星科学中心联合中国科学院高能物理研究所分部，与中国科学院国家天文科学数据中心、中国科学院国家空间科学数据中心共同建设“天关”科学数据库。同时，ESA设立镜像数据中心，实现中欧数据的同步备份与全球共享。

“天关”卫星科学应用系统总师刘元介绍，“天关”卫星科学中心目前正着力开发人工智能辅助科学运行值班和暂现源证认和处理系统，以期实现暂现源的自动数据处理、快速证认分类和可视化分析。

在中国科学院的积极推荐下，“天关”卫星近期成功获得科技部“工程科学与综合交叉”重点研发专项支持，为后续探索注入强劲动力。

接下来，中国科学院计划通过天地联合观测，深入开展有组织、体系化的前沿研究工作，解决一批国际公认的科学难题。届时，“天关”卫星有望与一批重大科技基础设施和空间科学卫星进行联合观测。

对此，科研团队信心满怀，期待未来持续产出更多具有国际影响力的原创性成果。

袁为民展望道：“尽管‘天关’表现优异，但作为一名科学家，我对科学发现的追求没有上限。”“天关”卫星团队正在期待一个完全超出人类现有认知范畴的不同寻常的信号。

来源：中国科学报（2026-05-11 第1版 要闻）

责任编辑：曹旸