“飞天巨眼”，中国造！（筑梦“太空之家”——中国空间站建设记30）

 

　　中国巡天空间望远镜在轨运行示意图。

 
 

　　航天员从天宫空间站出舱开展巡天空间望远镜维护作业示意图。

 

　　对2023年可能发生的世界科技热点事件，多家国际主流媒体进行了展望，均把中国空间站工程巡天望远镜（即“中国巡天空间望远镜”，英语简称“CSST”）列入其中，认为它的飞天将与美国发射新型火箭、启动小行星采矿任务等成为人类探索或利用太空新的年度里程碑。

　　根据最新版的中国航天白皮书，在天宫空间站全面建成以后，我国将适时启动CSST发射、部署工作，开展更加广泛的天文调查。中国载人航天工程办公室曾向外界表示，我国首个大型巡天空间望远镜计划于2023年发射，开展广域巡天观测，将在宇宙结构形成和演化、暗物质和暗能量、系外行星与太阳系天体等方面开展前沿科学研究。

　　

　　空间光学观测领域将升起的新星

　　说到天文望远镜，很多人第一时间想到的可能是“中国天眼”，即位于贵州平塘的500米口径球面望远镜（FAST）。作为我国近年来建成的重大科技基础设施，FAST以其超大的体量规模、优异的探索能力和丰硕的初期探测成果收获了超高的人气，享誉海内外。与FAST相比，CSST目前的知名度虽然不那么高，但是对于业内人士来说，它是一颗在光学望远镜开展天文观测领域正在冉冉升起的新星。

　　FAST与CSST之间除了知名度大小不同之外，当然还有诸多相异之处，其中最根本的区别在于它们分属不同的天文望远镜类型。

　　FAST是射电望远镜，接收的是天体发出的无线电波，而巨型球面镜就是其接收无线电波的天线，它把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后传送到接收系统中去放大，接收系统从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。计算机记录的结果显示为许多曲线，供天文学家研究分析，从而获得各种宇宙信息。因为无线电波可穿透宇宙空间，所以射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候、不间断地工作。

　　CSST是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。这样，人们通过光学望远镜，就可以观察到很远的天体。由于受到地球浓厚的大气层、电离层、臭氧层和地磁场等综合因素影响，地基光学望远镜观测能力有限。随着航天科技的进步，消除上述因素影响的太空光学望远镜应运而生，这就是分别于1990年4月和2021年12月升空的哈勃太空望远镜和韦伯太空望远镜。中国巡天空间望远镜将紧随其后，成为人类新的“飞天巨眼”。

　　分为两大部分，拥有5大装备

　　CSST将是一个块头超大的太空飞行器，对其具体个头大小，中国空间站工程巡天望远镜科学工作联合中心主任、国家天文台副台长刘继峰曾这样描述：“大小相当于一辆大客车，立起来有3层楼高，口径为2米。”从目前披露的信息来看，巡天空间望远镜总长约14米，最大直径约4.5米，发射质量约16吨。

　　CSST巡天光学设施责任科学家、中科院国家天文台研究员詹虎介绍说，CSST主要分成两部分即“平台段”与“光学设施段”，前者其实就是CSST的“资源舱”，负责为其太空飞行提供动力，后者则是CSST主体载荷，包括5台观测设备，即巡天模块、太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪。

　　正如其名字所表明的那样，CSST的主要使命是“巡天观测”，也就是对天体进行普查，能够清晰、精细地观察到成千上万的星系，带来全景式宇宙高清图，因此该望远镜占据最主要观测时间的是巡天模块。据詹虎透露，“巡天观测”约占CSST运行时间的70%。

　　据中国科学院国家天文台研究员李然介绍，为了保障“巡天观测”成像质量和能够接收广阔视场的信息，CSST巡天模块安置了30块探测器，总像素达到25亿。其中18块探测器上设置有不同的滤光片，这使得它可以获得宇宙天体在不同波段的图像，留下彩色的宇宙样貌；另外12块探测器则用于无缝光谱观测，每次曝光可以获得至少1000个天体的光谱信息。在整个巡天周期里，巡天模块将会覆盖整个天空面积的40%，积累获得近20亿星系的高质量数据。