中国空间站建立记：“飞天巨眼”，中国造！

筑梦“太空之家”——中国空间站建立记

“飞天巨眼”，中国造！

对2023年可能发作的世界科技热点事务，多家国际支流媒体停止了展看，均把中国空间站工程巡天看远镜(即“中国巡天空间看远镜”，英语简称“CSST”)列进此中，认为它的飞天将与美国发射新型火箭、启动小行星摘矿使命等成为人类摸索或操纵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、摆设工做，开展愈加普遍的天文查询拜访。中国载人航天工程办公室曾向外界表达，我国首个大型巡天空间看远镜方案于2023年发射，开展广域巡天看测，将在宇宙构造构成和演化、暗物量和暗能量、系外行星与太阳系天体等方面开展前沿科学研究。

空间光学看测范畴将升起的新星

说到天文看远镜，良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米口径球面看远镜(FAST)。做为我国近年来建成的严重科技根底设备，FAST以其超大的体量规模、优良的摸索才能和丰盛的初期探测功效收获了超高的人气，享誉国表里。与FAST比拟，CSST目前的出名度固然不那么高，但是关于业内人士来说，它是一颗在光学看远镜开展天文看测范畴正在冉冉升起的新星。

FAST与CSST之间除了出名度大小差别之外，当然还有诸多相异之处，此中最底子的区别在于它们分属差别的天文看远镜类型。

FAST是射电看远镜，领受的是天体发出的无线电波，而巨型球面镜就是其领受无线电波的天线，它把微弱的宇宙无线电信号搜集起来，然后传送到领受系统中往放大，领受系统从噪音平分别出有用的信号，并传给后端的计算机笔录下来。计算机笔录的成果展现为许多曲线，供天文学家研究阐发，从而获得各类宇宙信息。因为无线电波可穿透宇宙空间，所以射电看远镜不太会受光照和天气的影响，能够全天候、不连续地工做。

CSST是光学看远镜，捕获的是近紫外至可见光波段，通过构成看远镜的曲径大、焦距长的物镜和曲径小、焦距短的目镜，实现远间隔物体近处成像。如许，人们通过光学看远镜，就能够看察到很远的天体。因为遭到地球深挚的大气层、电离层、臭氧层和地磁场等综合因素影响，地基光学看远镜看测才能有限。跟着航天科技的朝上进步，消弭上述因素影响的太空光学看远镜应运而生，那就是别离于1990年4月和2021年12月升空的哈勃太空看远镜和韦伯太空看远镜。中国巡天空间看远镜将紧随其后，成为人类新的“飞天巨眼”。

分为两大部门，拥有5大配备

CSST将是一个块头超大的太空飞翔器，对其详细个头大小，中国空间站工程巡天看远镜科学工做结合中心主任、国度天文台副台长刘继峰曾如许描述：“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，巡天空间看远镜总长约14米，更大曲径约4.5米，发射量量约16吨。

CSST巡天光学设备责任科学家、中科院国度天文台研究员詹虎介绍说，CSST次要分红两部门即“平台段”与“光学设备段”，前者其实就是CSST的“资本舱”，负责为其太空飞翔供给动力，后者则是CSST主体载荷，包罗5台看测设备，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。

正如其名字所表白的那样，CSST的次要任务是“巡天看测”，也就是对天体停止普查，可以清晰、精巧地看察到成千上万的星系，带来全景式宇宙高清图，因而该看远镜占据最次要看测时间的是巡天模块。据詹虎透露，“巡天看测”约占CSST运行时间的70%。

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据中国科学院国度天文台研究员李然介绍，为了保障“巡天看测”成像量量和可以领受宽广视场的信息，CSST巡天模块安设了30块探测器，总像素到达25亿。此中18块探测器上设置有差别的滤光片，那使得它能够获得宇宙天体在差别波段的图像，留下彩色的宇宙样貌；别的12块探测器则用于无缝光谱看测，每次曝光能够获得至少1000个天体的光谱信息。在整个巡天周期里，巡天模块将会笼盖整个天空面积的40%，积存获得近20亿星系的高量量数据。

詹虎和李然在介绍CSST超强“巡天看测”才能的同时，强调其精巧看测才能也很强。该看远镜装备的太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪都是精测模块，它们将依托各自特征开展系外行星探测、星系核心区域空间可辨认光谱看测，近邻星系中性碳研究，宇宙超等深场看测等浩瀚特色科学看测。

更适于巡天，便于庇护晋级

同为太空光学看远镜，CSST与哈勃看远镜比拟有什么特征呢？

对此，詹虎答复说，CSST更适于巡天，其巡天相机的镜片口径为2米，固然略小于哈勃看远镜的约2.4米，但是其视场约是哈勃看远镜的300倍，能够比力快地完成大范畴宇宙看测。李然打了个形象的例如：比如山上有一群羊，哈勃看远镜能看到此中一只羊，而CSST能够把成千上万只羊都拍下来，并且每一只的清晰度都和通过哈勃看远镜看到的一样。

CSST的巡天特长能够说是“与生俱来”的。做为我国载人空间站旗舰级项目，CSST是我国迄今为行更大的空间天文根底设备，在项目设想之初就对准了大视场、高像量、宽波段等标的目的。对此，李然阐明说，哈勃看远镜是人类空间看远镜先行者，已经获得了丰盛的科研功效，CSST只要摘取与之差别的立异设想，才气更进一步促进空间天文学的开展，进一步拓展人类熟悉的鸿沟。立异设想可供抉择构想有两种：一种是建造更大口径的太空看远镜，以看得更深，获得更暗弱天体的信息；另一种是建造能够看察更宽广天区的太空看远镜，以更高的效率巡天看测，更系统地研究宇宙空间。中国有关方面根据相关现实情状，为CSST抉择了第二种构想。

CSST的另一个显著特征是与空间站相得益彰。从CSST的中文全称“中国空间站工程巡天看远镜”能够看出来两者之间的密切联络。详细来说，CSST以天宫空间站为太空母港，日常平凡看测时远离空间站并与其共轨独立飞翔，在需要补给或者维修晋级时，主动与“天宫”交会对接，停靠太空母港，不只可以保障其在10年寿命期内能够一般运行，有效制止呈现类似哈勃看远镜遭遇毛病约3年无法修复的情状，并且可以耽误在轨寿命，实现超期“退役”。

历时10余载不竭调整完美

CSST是中国科学家特殊是光学、天文学界专家和航天科技工做者持久通力协做的成果。詹虎介绍说，2009年12月，中国载人航天工程空间利用系统的总部组织召开一系列研讨会，切磋空间站在微重力科学、天文学、生命科学、地球科学等范畴的科学目标与研究标的目的，由此拉开了CSST项目标序幕。 2013年11月，CSST正式立项。

詹虎特殊指出，根据立项时的计划，CSST是与空间站尝试舱间接相连，但由此带来一些问题。好比，空间站组合体的姿势改变、构造形变以及各类振源对其构成的扰动城市使凝视看测的像量严峻退化。再好比，空间站四周可能存在的污染情况和颗粒物、空间站大致对地定向的姿势其构造对看测标的目的的限造以及舱体和太阳帆板等遍地外表产生的杂散光等因素，都倒霉于天文看测。鉴于此，2015年，该计划被调整为CSST与空间站共轨独立飞翔并获得批准。之后颠末遴选，CSST装备的巡天模块、太赫兹模块等5台仪器被确定下来。2022年4月，CSST初样研造进进关键期。昔时底，初样判定件研造完成。据巡天光学设备总体主任设想师、中科院长春光机所研究员徐抒岩透露，在完成看远镜各个子系统、组件、单位集成测尝尝验工做后，即转进正样研造和飞翔件的研造工做，随后与巡天平台集成开展结合试验，停止发射场测试，最初择机发射。

在CSST研造等工做紧锣密鼓推进的同时，看测数据处置预备工做已经动手推进。据李然介绍，CSST在全周期将会产生50PB的科学数据产物，有关部分已成立了一个由天文学家、数据专家和计算机专家构成的团队，努力于开发CSST科学数据处置系统，产生供全国甚至全世界天文学家利用的天文图像和星表，开展进一步研究。

有看为世界天文学开展做出重要奉献

CSST还未升空，但是其努力于打造的面向国际开放的、先辈的空间天文台，将为人类熟悉世界供给新的可能性，吸引了全球科学家特殊是天文学家、物理学家的目光。

在CSST科学工做结合中心网站上，人们能够看到CSST对准的7大科学目标，此中涉及宇宙学、星系和活动星系核、银河系及近邻星系、恒星科学、系外行星与太阳系天体等，每一项都指向现代科学最前沿。好比，操纵CSST大天区巡天和超深场看测供给的丰富看测数据，对宇宙加速膨胀和暗能量、暗物量等停止研究，对星系的形态构造及其演化、活动星系与超大量量黑洞等停止研究。

李然表达，CSST有看搀扶帮助人类摸索并解答关于宇宙的物量构成、构造、演化等根本问题。詹虎指出，天文探测才能的提拔鞭策人类对宇宙认知，每次看测深度、广度、波段、测光精度等方面的打破，城市带来严重发现，以至引发天文学和物理学革命性开展。CSST综合性能优良，在一些目标上大幅超越以往项目，在同期巡天项目中像量更好，近紫外波段的看测才能并世无双。李然满怀自信心地表达，CSST不只有看在宇宙加速膨胀机理的研究等方面获得打破，并且将翻开更宽广的发现空间，为世界天文学的开展做出重要奉献。(人民日报海外版 张保淑)

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