新華社北京5月5日電(記者喻菲、周舟)天文學(xué)家表示,未來將與中國(guó)空間站共軌飛行的巡天望遠(yuǎn)鏡將成為旗艦級(jí)空間天文設(shè)施,要把星辰大海看得更廣、更深、更清晰,有望促進(jìn)中國(guó)光學(xué)天文的飛躍式發(fā)展,并為人類帶來對(duì)宇宙的革命性認(rèn)知。
中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡藝術(shù)構(gòu)想圖 受訪者供圖
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)、中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡科學(xué)工作聯(lián)合中心主任劉繼峰向記者表示,預(yù)計(jì)于2023年發(fā)射的中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡非常有氣勢(shì),大小相當(dāng)于一輛大客車,立起來有三層樓高。它的口徑為兩米,與美國(guó)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的口徑相當(dāng),而視場(chǎng)比哈勃望遠(yuǎn)鏡大350倍。
“視場(chǎng)就是望遠(yuǎn)鏡能夠看到宇宙的視野,哈勃望遠(yuǎn)鏡的視野大概是我們手伸直后一個(gè)指甲蓋大小的1/100,它已觀測(cè)宇宙30年,但它所有的數(shù)據(jù)只占夜空中很小的一部分?!敝袊?guó)空間站望遠(yuǎn)鏡科學(xué)數(shù)據(jù)責(zé)任科學(xué)家李然說。
“我們的望遠(yuǎn)鏡非常適于巡天,可以比較快地完成大范圍宇宙觀測(cè)。”中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡巡天光學(xué)設(shè)施責(zé)任科學(xué)家詹虎說。
已參與該項(xiàng)目十多年的詹虎介紹,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡最初是被設(shè)計(jì)放在中國(guó)空間站上,但這樣觀測(cè)會(huì)受到限制,最終采取的方案是與空間站共軌獨(dú)立飛行,它自身攜帶燃料,需要時(shí)可與空間站對(duì)接進(jìn)行補(bǔ)給、維修和設(shè)備更新?lián)Q代。它已規(guī)劃的任務(wù)壽命是10年,通過維修可以不斷延長(zhǎng)其壽命。
他說,從目前全球規(guī)劃看,在2025年至2035年間中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡在其工作的近紫外至可見光波段內(nèi)將可能是能力最強(qiáng)的太空巡天望遠(yuǎn)鏡,其設(shè)計(jì)指標(biāo)在很多方面都是世界領(lǐng)先的。
“目前中國(guó)雖已是航天大國(guó),但空間天文發(fā)展還相對(duì)滯后,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡對(duì)于中國(guó)科學(xué)家是非常難得的機(jī)遇,我們希望它能帶來激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)人類對(duì)宇宙認(rèn)知的突破?!闭不⒄f。
詹虎介紹,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡采用離軸光學(xué)系統(tǒng),安裝了5臺(tái)第一代觀測(cè)儀器,包括巡天模塊、太赫茲模塊、多通道成像儀、積分視場(chǎng)光譜儀、系外行星成像星冕儀。
李然說,哈勃望遠(yuǎn)鏡相機(jī)的探測(cè)器有手掌般大小,而中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡巡天模塊的主焦面是由三十塊探測(cè)器拼起來,每一塊都比哈勃的探測(cè)器更大,也具有更多的像素?cái)?shù)。運(yùn)行后,它將成為太空中最大的相機(jī)。
“這就好比山上有一群羊,哈勃望遠(yuǎn)鏡看到其中一只羊,我們可以把幾千幾萬只羊都拍下來,而且每一只都和哈勃望遠(yuǎn)鏡看到的一樣清楚。”李然說。
他介紹,作為中國(guó)最昂貴的空間天文設(shè)施,它的主要任務(wù)是有助解答宇宙最基本的問題,比如暗物質(zhì)、暗能量是什么,星系如何演化,幫助人類去理解宇宙。它會(huì)給超過40%的夜空區(qū)域拍照,相當(dāng)于把宇宙的一塊切回來放到地球上,這些圖像會(huì)被數(shù)字化,產(chǎn)生非常大的數(shù)據(jù)量,全球科學(xué)家都可以用這些信息開展研究。
中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡將幫助天文學(xué)家觀測(cè)超過10億個(gè)星系,確定這些星系的位置、形態(tài)、亮度,并繪制出宇宙的結(jié)構(gòu)和演化。
“我們已經(jīng)知道宇宙是膨脹的,也可以測(cè)出當(dāng)前的膨脹速率。但宇宙膨脹的速率是不是變化的,到底是什么支撐宇宙的膨脹?這是當(dāng)今物理學(xué)最關(guān)鍵的問題之一。天文學(xué)家將通過中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡研究宇宙中物質(zhì)的演化,去測(cè)量宇宙的膨脹歷史,這有望揭開新物理學(xué)邊疆的面紗?!崩钊徽f。
它還可以幫助天文學(xué)家繪制接近100億光年的暗物質(zhì)地圖,以推測(cè)暗物質(zhì)是什么,去解答宇宙的另一基本問題。
此外,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡還可以檢驗(yàn)廣義相對(duì)論是不是在宇宙尺度上依然成立,限定中微子質(zhì)量的上限,幫助人類了解宇宙最初的狀態(tài)。
“它還能做很多非常有趣的觀測(cè)研究,比如它可以繪制出精確的銀河系塵埃地圖,觀測(cè)超大質(zhì)量黑洞如何吞噬物質(zhì),通過高對(duì)比度直接成像,拍攝研究暗弱的系外行星,有可能發(fā)現(xiàn)新的特殊的天體?!闭不⒄f?! ?/p>
宇宙演化藝術(shù)想象圖 新華社記者 賀萌 繪制
“它還可以觀察太陽(yáng)系中的大行星。比如天王星還沒有軌道探測(cè)器去觀測(cè)過,它的軌道周期為80多年,哈勃望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)監(jiān)測(cè)了很多年,等中國(guó)空間站望遠(yuǎn)鏡升空后,哈勃望遠(yuǎn)鏡可能不再工作,所以人類要想知道天王星在一個(gè)完整軌道周期里是怎樣的,中國(guó)可以貢獻(xiàn)這部分知識(shí)。”李然說。
這樣一臺(tái)多才多藝的太空望遠(yuǎn)鏡基本上把整個(gè)中國(guó)天文界都吸引來了。
“中國(guó)天文學(xué)家在光學(xué)波段還從沒有這么好的儀器,這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將使中國(guó)光學(xué)天文走到世界前沿,獲得作出重要貢獻(xiàn)的機(jī)會(huì),能為中國(guó)培養(yǎng)出一代世界級(jí)科學(xué)家。它會(huì)帶來非常精美的宇宙圖片,可以讓普通人真切地感受、理解宇宙,對(duì)社會(huì)的影響將是巨大的。”李然說。
據(jù)介紹,中國(guó)航天科技集團(tuán)、中科院的多家科研機(jī)構(gòu)參與了這一望遠(yuǎn)鏡的建造。載人航天工程依托國(guó)家天文臺(tái)成立的望遠(yuǎn)鏡科學(xué)工作聯(lián)合中心負(fù)責(zé)組織科學(xué)研究工作,并開發(fā)科學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
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