載人空間站工程巡天空間望遠鏡(Chinese Survey Space Telescope),簡稱CSST,也可稱為“巡天”。是中國空間站建設規(guī)劃中四個大型艙段中的一個,即共軌飛行艙段“巡天”光學艙(或稱光學空間望遠鏡、太空望遠鏡)。
中國首個大型空間巡天望遠鏡2024年將計劃發(fā)射。
巡天空間望遠鏡就好像一座在軌飛行的移動式空間天文臺,可以避開大氣干擾,展開前沿天文探索。
巡天望遠鏡的特點就是看得深、看得廣、看得精。同等深度和精度基礎上,它的廣度是哈勃望遠鏡的300倍以上,同等條件下,哈勃望遠鏡能看到1顆星,空間巡天望遠鏡可以看到300顆星。
中國空間站的建設規(guī)劃當中,“天宮”空間站主要由4個大型艙段組成,其中“天和”核心艙、“問天”實驗艙、“夢天”實驗艙構成空間站的主干部分,第4個艙段卻是一個共軌飛行艙段“巡天”光學艙(或稱太空望遠鏡)。
中國自主研發(fā)建造的光學空間望遠鏡全稱是載人空間站工程巡天空間望遠鏡,也可稱為“巡天”,原本是夢天號實驗艙的組成部分,但由于兼容問題最終被設計為與天宮空間站共軌運行的獨立艙段。
“巡天”光學艙不僅將填補我國空間天文觀測的空白,而且將實現(xiàn)接近哈勃望遠鏡的分辨率和超過哈勃望遠鏡兩個數(shù)量級的視場,能快速完成大規(guī)模的多色成像和無縫光譜巡天。
作為中國空間站的光學艙,巡天空間望遠鏡將架設一套口徑2米的光學系統(tǒng),并配備一系列最先進的探測器。望遠鏡的大小相當于一輛大客車,立起來有三層樓高,重達十幾噸。
巡天空間望遠鏡主要分成兩部分,一個是巡天光學設施,還有一個是巡天平臺。巡天光學設施就是一臺望遠鏡,它實際上有很多的子系統(tǒng)。
在巡天空間望遠鏡上,第一代儀器共包含5臺觀測設備,包括巡天模塊、太赫茲模塊、多通道成像儀、積分視場光譜儀和系外行星成像星冕儀。其中,占據(jù)最主要觀測時間的就是巡天模塊,這是一個視野極為寬闊的相機。
“巡天”光學艙裝有一臺2米口徑的大型望遠鏡,巡天號觀測波長范圍為255~1000納米,可覆蓋從近紫外、可見光到近紅外波段。
“巡天”光學艙除了裝有2米口徑的Cook型離軸三反射光學系統(tǒng),還增加了一個折轉鏡便于實現(xiàn)不同光學載荷之間的切換、調(diào)焦和精密穩(wěn)像等功能。據(jù)悉,巡天號光學艙還將是中國首個使用主動光學的太空望遠鏡,可通過主動調(diào)整次鏡的形變進一步提高望遠鏡成像質(zhì)量。
“巡天”光學艙能實現(xiàn)自主飛行,因此具有很高的姿態(tài)調(diào)整精度,而且它還具備主動交會和??靠臻g站的能力,可以在??靠臻g站期間接受推進劑補加,并對設備進行維護、維修和更新升級等工作,因此也具有更好地維護效率和費效比。
此外,“巡天”光學艙還兼具巡天和查地能力,能作為遙感衛(wèi)星使用,這也是中國首創(chuàng)的設計理念,在全世界都是獨一份。
按照規(guī)劃,“巡天”光學艙將與空間站共軌飛行,主要用于實施天文觀測,兼顧對地觀測能力。它能夠提供與哈勃望遠鏡分辨率大致相當,但視場大300多倍的巡天觀察能力,光學系統(tǒng)的性能在世界新一代太空望遠鏡中也是屈指可數(shù)的。
該光學艙還搭載了巡天相機、積分視場光譜儀、多通道成像儀、系外行星成像星冕儀、太赫茲接收儀等5個有效載荷,除了具備基本的快速巡天能力外,系外行星成像星冕儀還為它增加了探測和研究系外行星的能力。
“巡天”光學艙最主要的任務是巡天觀測,科研人員計劃進行17500平方度的多色成像觀測,以及與之同天區(qū)的無縫光譜觀測,還將進行400平方度的多色成像深場觀測和與之同天區(qū)的無縫光譜深場觀測。
巡天號光學艙在未來10年的巡天觀測任務中,有望憑借優(yōu)秀的性能,觀測分析和揭示宇宙加速膨脹的機理,甚至帶來意料之外的重大科學發(fā)現(xiàn)。
中國空間站望遠鏡巡天模塊的主焦面由30塊探測器拼接而成,每一塊都比哈勃的探測器大。其中18塊探測器上設置有不同的濾光片,可以獲得宇宙天體在不同波段的彩色圖像;另外12塊探測器則用于無縫光譜觀測,平均每次曝光可以獲得至少上千個天體的光譜信息。運行后,它將成為太空中像元規(guī)模最大的天文相機。
2022年4月17日,國務院新聞辦公室舉行新聞發(fā)布會介紹中國空間站建造進展情況。據(jù)介紹,2023年我們計劃發(fā)射我國首個大型空間巡天望遠鏡,開展廣域巡天觀測,將在宇宙結構形成和演化、暗物質(zhì)和暗能量、系外行星與太陽系天體等方面開展前沿科學研究,有望取得一批重大創(chuàng)新成果。
2022年5月7日消息,中國載人航天工程辦公室主任郝淳在國新辦新聞發(fā)布會上介紹,計劃2023年發(fā)射中國首個大型空間巡天望遠鏡,開展廣域巡天觀測。未來它將與中國空間站共軌飛行,帶來全景式宇宙高清圖。
2022年7月,巡天空間望遠鏡預計2024年投入科學運行。