AstroSat于2015年9月28日携五台仪器升空，已工作十年，捕捉到93亿光年外一个星系的极紫外光，并测出蟹状脉冲星的X射线偏振

AstroSat被ISRO称为印度第一个专用天文任务，已在轨运行十年。2015年9月28日，一枚PSLV-C30火箭把它从斯里哈里科塔送上天空，它的五台仪器同时用紫外线、可见光和X射线研究同一批天体。它的紫外望远镜接收到了来自93亿光年外一个星系的极紫外光，它的X射线相机则测出了蟹状脉冲星的X射线在脉冲星每转一圈的33毫秒里是如何偏振的。

2015年9月28日升空的是什么

ISRO的任务页面给出AstroSat的发射质量为1,515公斤，轨道高650公里，与赤道的倾角为6度。PSLV-C30是极轨卫星运载火箭的第31次飞行，也是它连续第30次成功。它还把来自加拿大、印度尼西亚和美国的六颗较小卫星送入轨道，一共七颗。后来有一枚PSLV一次发射了104颗卫星，我们在PSLV-C37的文章里讲过。

星箭分离后，AstroSat的两块太阳能电池板自动展开。据ISRO介绍，最初六个月用于检查和校准各有效载荷，之后才开始科学观测。ISRO遥测网络位于班加罗尔的任务操作中心负责操控这颗卫星。班加罗尔附近拜卢鲁的印度空间科学数据中心，负责处理、存档并分发五个有效载荷传回的数据。最短有效寿命定为五年。ISRO的太阳观测卫星Aditya-L1于2023年发射。

ISRO列出五项科学目标：了解含有中子星和黑洞的双星系统中的高能过程，估算中子星的磁场，研究银河系以外星系中的恒星诞生区和高能过程，探测新的、短暂变亮的X射线源，以及进行有限的紫外深空巡天。

一颗卫星上的五台仪器

AstroSat的设计思想是同时性。许多天体的亮度在几秒或几小时内就会变化，所以今天看它的紫外线、下个月再看它的X射线，并不能说明它在某一个瞬间在做什么。ISRO的任务页面把这称为该任务的独特之处：用一颗卫星对同一个天体做跨光谱的同步观测。

紫外成像望远镜（UVIT）在远紫外（130至180纳米）、近紫外（200至300纳米）和可见光（320至550纳米）三个通道成像，每个通道都有一台光子计数探测器。望远镜口径38厘米，ISRO关于AUDFs01成果的新闻稿说，UVIT由印度的IIA、IUCAA和TIFR的团队与加拿大航天局共同研制，由IUCAA的什亚姆·坦东（Shyam Tandon）领导。来自太空的紫外线在地面上看不到，因为地球大气会吸收它。

软X射线望远镜（SXT）是一台聚焦式X射线望远镜，配有CCD相机，覆盖0.3至8 keV。keV即千电子伏，是X射线天文学家使用的能量单位，数字越大，X射线越硬，穿透力越强。大面积X射线正比计数器（LAXPC）是三台相同的探测器，覆盖3至80 keV，在5至30 keV之间有效面积超过8,000平方厘米。它们不成像，只记录一个源的总亮度在一度视场内如何变化。

碲锌镉成像仪（CZTI）是一台10至100 keV的硬X射线相机，通过编码掩模形成粗略的图像，编码掩模是一块由透光方格和遮光方格组成的板，投下的阴影图案能显示X射线来自何处。它的探测器有16,384个像素。扫描天空监测器（SSM）覆盖2.5至10 keV，在监视已知源的同时寻找新的X射线暂现源。一台小型带电粒子监测器会在卫星穿过高能粒子区域时向各仪器发出警告。

谁造了什么，以及十五年的研制

ISRO的十周年说明称，ISRO的各中心（URSC、LEOS、SAC、VSSC和PRL）和研究机构（TIFR、IIA和IUCAA）研制了五个有效载荷中的四个，加拿大航天局是UVIT的合作方，英国莱斯特大学是SXT的合作方。

TIFR的A. R. 拉奥（A. R. Rao）曾任CZTI的首席研究员，他在2023年写的TIFR空间天文史里给出了分工。TIFR承担LAXPC、SXT和CZTI的主要交付责任。班加罗尔的IIA负责UVIT。浦那的IUCAA参与SSM和CZTI，班加罗尔的RRI参与LAXPC，艾哈迈达巴德的PRL负责CZTI的偏振部分。SSM在ISRO卫星中心设计、制造并交付，CZTI在特里凡得琅的VSSC组装和测试。ISRO关于CZTI成果的新闻稿补充说，艾哈迈达巴德的SAC提供了它的分析软件，IUCAA设计了它的编码掩模并运营有效载荷操作中心。

拉奥写道，该项目于2000年获得原则性批准，2003年获得正式批准，目标是2006年发射，最终用了十五年才完成。他点名TIFR的P. C. 阿格拉瓦尔（P. C. Agrawal）和IUCAA的S. N. 坦东（S. N. Tandon）是它的推动力量。ISRO本身是怎样起步的，见维克拉姆·萨拉巴伊的文章。

一个泄漏极紫外光的星系

ISRO把AstroSat发现中排在最前面的成果，是探测到AUDFs01，一个93亿光年外的星系，位于哈勃空间望远镜拍摄的极深场之中。IUCAA的卡纳克·萨哈（Kanak Saha）领导的团队，与印度、瑞士、法国、美国、日本和荷兰的同事一起，于2020年8月24日在《自然天文学》上报告了这一成果。

所说的光是莱曼连续谱辐射，即年轻恒星发出的电离辐射，能把电子从氢原子上剥离。天文学家想知道，是哪些天体产生了足够多的这种辐射，终结了大爆炸后几亿年的宇宙黑暗时代。这类光几乎全都会被星系内部或前往地球途中的气体吸收，所以探测到哪怕一点都很罕见。论文报告说，一个红移为1.42的低质量星系，逃逸分数超过20%，也就是超过五分之一的电离光逃了出来。作者说，红移低于0.4以及在2.5至3.5之间已发现过这类泄漏源，但在宇宙恒星形成高峰附近的这个中间距离上还没有。

ISRO的新闻稿引用萨哈的话说，团队原本预计很难说服别人相信UVIT记录到了这种辐射，“而更强大的HST却没有”，并把这次探测归因于UVIT的探测器背景比哈勃上的探测器更低。日内瓦天文台的安妮·韦尔哈姆（Anne Verhamme）被引述说，AUDFs01给出了这一极紫外区间的第一个观测约束。

苏拉杰·迪瓦尔（Suraj Dhiwar）、萨哈及同事的后续研究于2024年1月发布，已被《天体物理学杂志快报》接收，报告了另一个深场中红移约1.1至1.6的九个星系和一个活动星系核的莱曼连续谱，逃逸分数约为10%至55%。

蟹状脉冲星和伽马射线暴的X射线偏振

偏振是光波电场振动的方向，携带着源附近磁场的信息。ISRO的说法是，1975年曾在蟹状星云观测到X射线偏振，此后再没有在其他源上看到过，因为它非常难测。

CZT成像仪的测量方法，是统计在相邻两个像素之间发生散射的X射线光子。如果这些成对的光子沿某一方向排列的次数比随机情况允许的更多，X射线就是偏振的。PRL艾哈迈达巴德的桑托什·瓦达瓦莱（Santosh Vadawale）领导的团队，在发射前先在地面检验了这种方法，对蟹状脉冲星观测了约十八个月，并把相隔数月的数据合并。为了让计时精确到微秒，浦那附近的巨型米波射电望远镜和乌提射电望远镜追踪脉冲星的射电脉冲，并提供了计时模型。论文于2017年11月发表在《自然天文学》上。

发现是，偏振在周期的“脉冲间”部分变化最大，而那时预计脉冲星没有贡献。IUCAA的迪潘卡尔·巴塔查里亚（Dipankar Bhattacharya）在ISRO的新闻稿中被引述说，这一结果告诉理论家，脉冲星的辐射延伸到了原以为是脉冲间的区域。

CZTI还兼作伽马射线暴的广角监测器，伽马射线暴是从随机方向到来的短暂伽马射线闪光。包括瓦达瓦莱和巴塔查里亚在内的团队，分析了它在第一年捕捉到的11个最亮的暴。其中五个在约3西格玛或更高的水平上显示偏振，一个约为2西格玛，另外五个只得到上限，能段在100至300 keV。2019年发表在《天体物理学杂志》的这篇论文说，这个样本太小，无法区分关于暴如何辐射的各种相互竞争的模型，更多的观测应当有帮助。

一只蝴蝶，一颗重获青春的恒星，以及黑洞自旋

ISRO的每月图片档案记录了IIA天文学家的几项UVIT成果。N. 卡梅斯瓦拉·拉奥（N. Kameswara Rao）及同事拍摄了约3,800光年外的蝴蝶星云NGC 6302。在远紫外下，气体从中心向外延伸5.5光年，几乎是可见光下所见范围的三倍。他们把这归因于被中心恒星激发的氢分子，并提出这可能表明中心有两颗恒星。这项工作于2018年发表在《天文学与天体物理学》上。

斯涅哈拉塔·萨胡（Snehalata Sahu）及同事用UVIT观测了约52,000光年外的球状星团NGC 5466。他们发现一颗蓝离散星，也就是看上去比邻近恒星更年轻的恒星，从后来变成白矮星的伴星那里获得了质量。ISRO的页面说，这是球状星团中已知的第二对这样的双星。

ISRO的十周年说明还列出了第一项科学成果，那是关于一颗在紫外和红外波段都异常明亮的红巨星的谜题，另外还有星系并合，以及它所说的转得非常快的黑洞。拉奥的史述补充说，LAXPC多次观测了黑洞GRS 1915+105，发现了一个新的中间态，SXT测量了恒星的日冕辐射，LAXPC和SXT的联合数据帮助测量了黑洞自旋。

谁能使用数据

ISRO于2018年9月26日向公众开放了AstroSat的档案，五个有效载荷的数据都可通过ISSDC的AstroBrowse门户获得。观测时间通过征集提案来分配，这种征集叫作机会公告，一直向印度和国际科学家开放。ISRO和IUCAA在浦那设有AstroSat支持小组，帮助准备提案和处理数据。ISSDC的指南给每个提案团队12个月的专有期，从处理后的数据送达他们之日算起，之后存档数据向注册用户开放。

ISRO的十周年说明统计有近3,400名注册用户，来自57个国家，并说AstroSat已把天体物理研究带进132所印度大学，用户中约一半是印度的科学家和学生。

十年之后

ISRO于2025年9月28日纪念十周年，并说，尽管AstroSat早已超出设计寿命，五台科学仪器仍都工作良好。一个日期为2026年1月29日的页面说，U. R. 拉奥卫星中心正在班加罗尔筹办一次国际会议，回顾科学成果，讨论技术挑战，并考虑今后的方向。

拉奥在他2023年的史述中写道，到目前为止的成果虽然重要，却缺少《天体物理学杂志快报》收藏版那样的冲击力，更便捷的数据获取和更精巧的分析软件，可以让这些仪器的特长能力发挥得更充分。ISRO的周年说明说，预计这座天文台在未来几年还会继续产出新成果。