历时近5年，经过团队日积月累的打磨，最终将镜片分辨率从十几角分逐步提升至3角分。有了可靠的镜片，接下来的问题迎刃而解，“龙虾眼”望远镜的镜头被成功研制出来。

定制“视网膜”

如果将“龙虾眼”望远镜比作人眼，那么它的前置镜头就如同晶状体，负责聚焦；镜头后侧的探测器则宛如视网膜，负责成像。两者协同工作，才能清晰捕捉宇宙X射线影像。

“龙虾眼”的聚焦镜头有了，下一步就该考虑用哪种探测器。

“最初我们选择的是气体探测器，花了两年时间才让技术基本成熟。但有个致命问题始终无法解决，就是在受到撞击时，探测器极易因气体泄漏而失效。”中国科学院国家天文台研究员凌志兴说，“这种情况绝不允许发生，我们只能放弃这个方案。”

反复研讨后，团队将目光转向背照式互补金属氧化物半导体（CMOS）探测器。这种探测器能将光信号高效转换为电信号，被广泛应用于手机、相机等产品领域。但将它用于天文观测，此前还没有相关技术支持。

2017年，团队又一次从头开始，正式启动天文级CMOS探测器的研制工作。“从设计到流片完成，我们不停调整参数、迭代版本，这次用了整整4年。”凌志兴坦言，当时团队没有其他备份方案，这也意味着探测器研制一旦失败，整个项目都可能停滞。背负着这份压力和责任，团队在2021年研制出首批样品。

与聚焦镜头一样，将CMOS探测器应用在天文观测上也是一次全新的尝试，在国内外尚无成功在轨运用的先例。为确保技术可靠，2022年，团队将“龙虾眼”望远镜的实验样机——龙虾眼X射线天文成像仪送入太空，开展在轨测试。

不料半年后，其中两个CMOS探测器发生故障。“当时我们都非常紧张，所有人心里都在打鼓——‘天关’卫星还能按时发射吗？”回想起那一刻，中国科学院上海技术物理研究所副研究员孙小进至今仍心有余悸。

团队迅速组织专家反复研讨，同步开展大量实验，全力排查故障。孙小进告诉记者，那时候团队的每个人都拼尽全力，“如果问题解决不了，‘天关’卫星发射就将遥遥无期了”。

万幸的是，经过一轮又一轮严谨细致的分析排查，团队最终确定，故障由一个与成像仪通过地球极区轨道相关的特殊事件和器件偶发缺陷所引起，CMOS探测器本身完全可靠。有了这个结论，大家长吁一口气，“天关”卫星距离发射又近了一步。

打造“莲花台”

“龙虾眼”研制基本完成，如何将它安装在“天关”卫星上，充分发挥它的作用，则是最后一道关。事实上，团队在开展“龙虾眼”望远镜研制的同时，就已经在同步设计和研发搭载望远镜的卫星平台。

“卫星平台研制首先要攻克快速通信难题。”中国科学院微小卫星创新院研究员蔡志鸣告诉记者，“天关”卫星捕捉到的X射线信号转瞬即逝，必须及时下传，才能引导其他设备开展后随观测。但传统的通信方式依赖地面站，因此会受地面站位置限制，难以实现分钟级的信息传递。