巡天空间望远镜将这样揭示宇宙演化奥秘

　　伴随着中国空间站的建造，与其共轨飞行的巡天空间望远镜的研制也正在紧张有序推进，预计在中国空间站建成后发射升空，将成为探索星辰大海的旗舰级空间天文设施。

　　日前，美国国家航空航天局公布了韦伯空间望远镜拍摄的首批全彩色照片，涵盖深空星系团等天文学前沿领域。哈勃望远镜在轨运行30多年，也发回了大量宇宙深空的照片。和哈勃、韦伯相比，我国的巡天空间望远镜又有哪些特点呢？

　　哈勃空间望远镜运行在约560公里高的近地轨道，主镜口径为2.4米，覆盖近紫外到短波红外。在轨30多年，其研究工作远远超出原有的科学目标，取得了一系列丰硕成果。

　　日前公布首批全彩色照片的韦伯望远镜，则运行在距地球150万公里的日-地第二拉格朗日点，主镜口径为6.5米，由18面六边形的镜面拼接而成，覆盖可见光到中红外波段，主要目标是搜寻宇宙大爆炸之后的第一代恒星和星系，研究星系的形成、演化等。

　　我国的空间巡天望远镜发射升空后，将运行在约400公里高的近地轨道，主镜口径为2米，重点开展近紫外-可见光-近红外波段的巡天观测。

　　中科院长春光机所研究员 巡天光学设施总体主任设计师 徐抒岩：这个空间巡天望远镜的特点，就是看得深、看得广、看得精。同等深度和精度基础上，它的广度是哈勃望远镜的300倍以上。同等条件下，哈勃望远镜能看到1颗星，我们的空间巡天望远镜可以看到300颗星。

　　据介绍，哈勃望远镜相机的探测器有手掌般大小，而中国空间站望远镜巡天模块的主焦面由30块探测器拼接而成，每一块都比哈勃的探测器大。其中18块探测器上设置有不同的滤光片，可以获得宇宙天体在不同波段的彩色图像；另外12块探测器则用于无缝光谱观测，平均每次曝光可以获得至少上千个天体的光谱信息。运行后，它将成为太空中像元规模最大的天文相机。

　　从研制到测试 两米口径望远镜困难重重

　　作为中国天文学届最先进也是最昂贵的空间天文设施，光学巡天望远镜将有助于解答宇宙中很多最基本的问题。那么，这台望远镜的研制，又面临哪些难题和挑战呢？

　　中科院长春光机所研究员 巡天光学设施总体主任设计师 徐抒岩：首先，两米口径的光学望远镜是我们国家首次运行于空间，这在世界上也是非常少见的。第二方面，我们采用一个离轴三反的光学系统，无论从加工制造各方面都比较难。还有一个就是从我们的材料也难，这个也是我们国家首次大量采用碳纤维复合材料，去构成一个相机的主要组成部分。

　　如果把望远镜比作观测太空的“眼睛”，那么反射镜就是眼睛的“晶状体”。晶状体越大，眼睛的空间分辨率也就越高，能够观测到天体更多的细节。对于两米口径的望远镜，镜面精度要求达到纳米级别，加工制造面临的挑战也前所未有。

　　中科院长春光机所研究员 巡天光学设施总体主任设计师 徐抒岩：这个望远镜特别大，十几米长，大小差不多和一个卡车差不多大，这个环境试验需要的规模非常大，所以我们在此期间也配置了非常多的力学环境试验、热环境试验、真空环境试验的模拟设备，开展环境试验难度也非常大。我们现在一个设备由很多模块所组成，现在模块基本上都做出来了，下一步工作就是把这些模块要组装起来，开展测试、标定试验工作。

　　打造旗舰级太空望远镜 揭示宇宙演化奥秘

　　如果说哈勃望远镜用高清晰的图像为我们掀开了宇宙的一角，那么，正在研制中的巡天空间望远镜升空运行之后，将会给人类带回整个宇宙全景的高清晰图像，开启人类对于宇宙的崭新认识。

　　把望远镜放到天上去的最主要原因，是可以消除大气对天文观测带来的不利影响，精确地研究宇宙天体。

　　中科院国家天文台研究员 巡天光学设施责任科学家 詹虎：巡天空间望远镜的一个主任务就是进行巡天观测，也就是对天体的一个普查，这大概占巡天空间望远镜运行时间的70%，科学覆盖面是非常广的。巡天空间望远镜还配备了很多台仪器，所以它不仅能够做普查，而且也能够对天体进行很精细的观测、精细的研究或者详查。

　　在整个巡天周期里，巡天模块将会覆盖17500平方度的天区，是整个天空面积的40%，积累近20亿星系的高质量数据，并绘制出宇宙的结构和演化过程。利用获取的星系样本，天文学家还可以测绘上百亿光年范围内的暗物质分布地图。

　　中科院国家天文台研究员 巡天光学设施责任科学家 詹虎：巡天空间望远镜在论证的初期，就提出了宇宙学和星系科学方面的主要研究方向，所以这两个方向应该是它一个驱动性的科学目标，同时它也可以覆盖像银河系、恒星、黑洞、太阳系乃至系外行星的研究，可以为这些方面的研究提供极其丰富的数据，有望取得突破。