中國的太空望遠鏡要來了!你以為中國空間站,在今年發射兩批航天員和兩個科學實驗艙就結束了?不!今年我國確實預計完成空間站的建設,但關于它的未來,還有更宏偉的計劃!
(圖片說明:中國空間站)
望遠鏡為啥要上天?很多人會好奇,為什么人類要把望遠鏡送到天上去呢?地面上的望遠鏡便于組裝和控制,可以做得更大,科學家為何寧可限制望遠鏡的口徑也要發射到太空中呢?
答案很簡單,那就是地面觀測會受到巨大的限制——大氣層。大氣層的湍動會給天文觀測帶來干擾,水蒸氣也會吸收許多波段的電磁波,雨雪多云等天氣則直接會讓望遠鏡無法工作。
為了減少大氣層的干擾,美國天文學家萊曼·斯皮策早在1946年就提出了將望遠鏡送上太空的優勢。無奈那個時候人類的航天技術還不夠,即使是美國也只能是利用一架飛機將望遠鏡帶到1萬米以上的高空進行臨時的觀測和拍攝,獲得比地面更精準的圖像。
(圖片說明:美國的柯伊伯機載天文臺)
如今,人類已經發射了許多望遠鏡到太空,并且印證了斯皮策的理論,獲得了無數在地面上無法了解的宇宙信息。為了紀念斯皮策的偉大設想,美國宇航局也將發射于2003年的一臺太空望遠鏡冠上了斯皮策的名字。
我國的太空望遠鏡我國在地基望遠鏡方面已經取得了巨大的突破,500米口徑球面射電望遠鏡(FAST,俗稱中國天眼)是世界上最巨大的單口徑射電望遠鏡,下一代射電望遠鏡陣列——平方公里陣列以及下一代巨型光學望遠鏡——三十米口徑望遠鏡,都是有我國參與的國際項目。可以說,中國在地面觀測的各個領域,都已經獲得了國際領先的水平。
(圖片說明:中國天眼)
但是,我們似乎很少聽到我國有太空望遠鏡的消息。
從廣義的角度來說,我國還是有發射到太空的天文觀測設備的。比如悟空號衛星,從2015年開始就在太空中觀測暗物質。最著名的,則是“慧眼”硬X射線調制望遠鏡,簡稱慧眼衛星,它就是我國的太空望遠鏡。這顆天文衛星的名字是紀念我國著名核物理學專家何澤慧院士的,她的丈夫就是另一位院士——錢三強。
慧眼衛星屬于X射線衛星,也就是在X射線波段進行觀測的太空望遠鏡。除了X射線波段之外,太空中還有很多波段值得人類觀測,尤其是可見光、紅外光、紫外光波段等。為了進行這方面的研究,巡天號光學艙應運而生。
(圖片說明:慧眼衛星)
巡天號光學艙巡天號光學艙全稱是載人空間站工程巡天空間望遠鏡(ChineseSurveySpaceTelescope,簡稱CSST),是中國首個大型空間巡天望遠鏡。
據介紹,巡天望遠鏡的口徑為2米,和一輛公交車差不多大,這比美國著名的哈勃太空望遠鏡2.4米的口徑要小一些。不過,這不意味著它的觀測能力不如哈勃,二者的圖像質量是差不多的。
(圖片說明:巡天號光學艙)
實際上,巡天號不僅有足夠的精度,其更大的優勢是廣闊的視場。據介紹,巡天號的視場是哈勃的300倍!也就是說,觀測同樣一片面積的區域,哈勃需要一年的時間,巡天號只需要一天多一點就能完成了!專家做了個比喻,就好像在非洲大草原上,哈勃這樣的望遠鏡能將遠處大象的毛孔都拍攝出來,而巡天號則能夠拍攝大量動物群落的整體狀態,二者功能不同。
(圖片說明:哈勃望遠鏡)
別說是和哈勃相比,就連美國尚未發射的下一代望遠鏡——羅曼太空望遠鏡(此前叫大視場紅外巡天望遠鏡),視場也僅有巡天望遠鏡的2/3!
而且巡天望遠鏡的耗資僅有2.6億人民幣左右,美國剛剛發射的詹姆斯·韋布太空望遠鏡耗資超過600億人民幣,相差數百倍!可以說,我國花了最少的錢,辦了最大的事。
巡天號的到底有多強(圖片說明:羅曼望遠鏡)
專家介紹,巡天號光學艙的觀測波長范圍為255~1000納米,覆蓋了從近紫外、可見光到近紅外波段,觀測波段和哈勃差不多。其分辨率可以達到0.15角秒,這也要遠勝于羅曼望遠鏡。在超靜、超精和超穩的平臺設計指標,它甚至比韋布還要厲害!盡管不敢說一下子超越美國的下一代太空望遠鏡,但巡天號還是可以讓我國與美國分庭抗禮的。
(圖片說明:韋布望遠鏡)
巡天號搭載了巡天相機、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,其設計壽命是10年。在未來10年的時間里,它將是我國的旗艦級空間觀測設備。
憑借著強大的觀測能力,巡天號將會展開宇宙結構形成與演化、暗物質和暗能量以及系外行星和太陽系天體等領域的觀測,這些領域都是當今世界最重大的宇宙之謎。未來,相信它會給我國帶來更多重大的天文學發現!
巡天號的進展直到去年的時候,我國的計劃還是2024年發射巡天號。不過,根據中國載人航天工程辦公室主任郝淳的說法,巡天號光學艙將在2023年就發射升空,這真的是令人期待!
(圖片說明:巡天號藝術圖)
聽名字就知道,巡天號光學艙和我國空間站是有關系的,它會與空間站共軌運行。根據最初的計劃,它是連接在夢天實驗艙的,不過后來因為兼容性的問題改為獨立艙段。二者平時不連接在一起,這樣可以保證它擁有更靈活的身軀,進行大范圍的宇宙觀測,也可以防止空間站的亮度干擾觀測。
巡天號有它自己的動力系統,可以進行軌道調整,這樣一來可以防止它的軌道逐漸縮小以至于墜入大氣層,二來也可以自行對接到空間站上。在特殊情況下,它會與空間站連接在一起,由空間站內的航天員進行維護,這比美國利用航天飛機維護太空望遠鏡要便宜得多,也安全得多。
相比之下,隨著航天飛機的退役,美國的太空望遠鏡都失去了在軌維護的可能,一旦發射就沒有改變的機會。而我國的巡天號可以說是開創了先例,既保證了觀測的靈活性,又可以進行維護升級,實在是太妙了!#空間站##神舟十三號##中國擬明年發射首個大型太空望遠鏡#