“飛天巨眼”中國造

張保淑

在天文望遠鏡領域，我國下一步的計劃是什么？根據最新版的中國航天白皮書，在天宮空間站全面建成以后，我國將適時啟動中國巡天空間望遠鏡（CSST）的發射、部署工作。屆時，CSST將進入太空與天宮空間站共軌獨立飛行。

CSST是中國載人航天工程規劃建設的大型空間天文望遠鏡，被稱為“飛天巨眼”，兼具大視場和高像質的優異性能，以大規模天文巡天為主任務，致力于成為一個面向國際開放的、先進的空間天文臺。

冉冉升起的新星

說到我國的天文望遠鏡，很多人第一時間想到的可能是“中國天眼”，即位于貴州的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）。與FAST相比，CSST目前的知名度雖然不高，但是對于業內人士來說，它是一顆在空間光學觀測領域冉冉升起的新星。

FAST與CSST分屬不同的天文望遠鏡類型，FAST是射電望遠鏡，接收的是天體發出的無線電波，CSST則是光學望遠鏡，捕捉的是近紫外至可見光波段，通過組成望遠鏡的直徑大、焦距長的物鏡和直徑小、焦距短的目鏡，實現遠距離物體近處成像。

由于受到地球濃厚的大氣層、電離層、臭氧層和地磁場等綜合因素影響，地基光學望遠鏡觀測能力有限。隨著航天科技的進步，可以消除上述因素影響的空間光學望遠鏡應運而生，這就是分別于1990年4月和2021年12月升空的哈勃空間望遠鏡和詹姆斯·韋布空間望遠鏡。中國巡天空間望遠鏡將緊隨其后，成為人類新的“飛天巨眼”。

擁有五大裝備

CSST是一個塊頭超大的太空飛行器，對其具體個頭大小，中國空間站工程巡天望遠鏡科學工作聯合中心主任、國家天文臺副臺長劉繼峰這樣描述：“大小相當于一輛大客車，立起來有3層樓高，口徑為2米。”從目前披露的信息來看，巡天空間望遠鏡總長約14米，最大直徑約4.5米，發射質量約16噸。

CSST巡天光學設施責任科學家、中科院國家天文臺研究員詹虎介紹說，CSST主要分成兩部分，即“平臺段”與“光學設施段”，前者是CSST的“資源艙”，負責為其太空飛行提供動力，后者則是CSST主體載荷，包括5臺觀測設備，即巡天模塊、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。

正如其名字所表明的那樣，CSST的主要使命是巡天觀測，也就是對天體進行普查，能夠清晰、精細地觀察到成千上萬的星系，帶來全景式宇宙高清圖。詹虎透露，巡天觀測約占CSST運行時間的70%。

中國科學院國家天文臺研究員李然介紹，為了保障巡天觀測成像質量和能夠接收廣闊視場的信息，CSST巡天模塊安置了30塊探測器，總像素達到25億。其中，18塊探測器上設置有不同的濾光片，這使它可以獲得宇宙天體在不同波段的圖像，留下彩色的宇宙樣貌；另外12塊探測器則用于無縫光譜觀測，每次曝光可以獲得至少1？000個天體的光譜信息。在整個巡天周期里，巡天模塊將會覆蓋整個天空面積的40%，積累獲得近20億星系的高質量數據。

十余載不斷完善

CSST是中國科學家特別是光學、天文學界專家和航天科技工作者長期通力合作的結果。詹虎介紹說，2009年12月，中國載人航天工程空間應用系統的總部組織召開一系列研討會，探討空間站在微重力科學、天文學、生命科學、地球科學等領域的科學目標與研究方向，由此拉開了CSST項目的序幕。2013年，CSST正式立項。

根據立項時的方案，CSST是與空間站實驗艙直接相連，但由此帶來一些問題。比如，空間站組合體的姿態變化、結構形變以及各種振源對其形成的擾動會使凝視觀測的像質嚴重退化。再比如，空間站周圍可能存在的顆粒物、艙體和太陽帆板等各處表面產生的雜散光等不利于天文觀測。

鑒于此，2015年，該方案被調整為CSST與空間站共軌獨立飛行并獲得批準。之后經過遴選，CSST配備的5臺觀測設備被確定下來。2022年4月，CSST初樣研制進入關鍵期。2022年底，初樣鑒定件研制完成。

在CSST各項工作緊鑼密鼓進行的同時，觀測數據處理準備工作已經著手推進。李然介紹，CSST在全周期將會產生50？PB（數據存儲單位，1？PB=1？024？TB）的科學數據產品，有關部門已建立了一個由天文學家、數據專家和計算機專家組成的團隊，致力于開發CSST科學數據處理系統，產生供全國乃至全世界科學家使用的天文圖像和星表。

CSST還未升空，但它致力于打造的面向國際開放的、先進的空間天文臺將為人類認識世界提供新的可能性，吸引了全球科學家特別是天文學家、物理學家的目光。