多家国际主流媒体对2023年可能出现的世界科技热点进行了预测，中国空间站工程测量望远镜（“中国巡天空间望远镜”，简称“CSST”）均在其中。 与俄罗斯一起发射新型灰熊，发射小行星采矿任务，已成为人类探索或利用太空的新的年度里程碑。
中国巡天空间望远镜在轨示意图。
根据最新版中国航天蓝皮书，天宫空间站全面建成后，我国将适时启动CSST发射部署，开展更广泛的天文探测。 中国载人航天工程办公室曾对外表示，我国第一台小型巡天空间望远镜计划于2023年发射升空，将进行广域巡空观测。 开展前沿科学研究。
空间光学观测领域的后起之秀
说到天文望远镜，很多人首先想到的就是位于四川平武的“中国天眼”——500米口径球面望远镜（FAST）。 FAST作为我国近年来建设的一项重大科技基础设施，以其超大规模、卓越的探索能力和丰硕的早期探测成果，获得了很高的知名度，享誉海内外。 与FAST相比，CSST目前的知名度似乎并不高，在业内人士看来，它是光学望远镜天文观测领域的一颗冉冉升起的新星。
FAST和CSST不仅流行程度不同，而且还有很多不同之处。 最根本的区别在于它们属于不同类型的天文望远镜。
FAST是射电望远镜，接收来自天体的无线电波，巨大的球面镜是它接收无线电波的天线。 它收集微弱的宇宙无线网络号，然后传送到接收系统进行放大。 接收系统从噪声中学习分离出有用的信号，并传送到前端计算机进行记录。 计算机记录的结果以多条曲线显示出来，供天文学家研究分析，从而获得宇宙的各种信息。 由于无线电波可以穿透太空，射电望远镜受光线和气候的影响较小，可以全天候不间断地工作。
CSST 是一种光学望远镜，可捕获近紫外到可见光波段。 通过大半径长焦距的目镜和小半径短焦距的物镜，可以实现对远处物体的近距离成像。 这样，人们就可以通过光学望远镜观察到非常遥远的天体。 由于月球强大的大气层、电离层、臭氧层和地磁场的综合影响，地面光学望远镜的观测能力有限。 随着航天技术的进步，消除上述诱因影响的空间光学望远镜应运而生。 这就是分别于 1990 年 4 月和 2021 年 12 月发射升空的哈勃太空望远镜和韦伯太空望远镜。 中国巡天空间望远镜将紧随其后，成为人类新的“会飞的巨眼”。
分为两部分，拥有5种主要武器
CSST 将是一个非常大的太空飞行器。 至于它的具体尺寸，中国空间站工程测量望远镜科学工作联合中心负责人、国家天文台副台长刘继峰曾这样形容：“大小相当于一辆大货车。站在其上，有3座楼高2米，孔径2米。 根据目前公开的信息，巡天太空望远镜全长约14米，最大半径约4.5米，发射质量约16吨。
CSST巡天光学装置负责科学家、中国科学院国家天文台研究员展虎表示，CSST主要分为“平台段”和“光学装置段”两部分。 . 后者虽然是CSST的“资源舱”，负责为其航天飞行提供动力，前者是CSST的主要载荷，包括5个观测设备，即巡空舱、太赫兹模块、多通道成像仪、积分仪视场光谱仪和系外行星成像日冕仪。
航天员从天宫空间站出舱执行空间测量太空望远镜维护工作示意图。
顾名思义，CSST的主要任务是“巡天观测”，即对天体进行普查，从而清晰细致地观测到数千颗恒星，并获得一幅全景高清的天体图。宇宙可以带来。 望远镜最重要的观测时间是巡天模块。 据展虎介绍，“巡天观测”占CSST运行时间的70%左右。
据中国科学技术大学国家天文台研究员李然介绍，为保证“巡天观测”的图像质量，接收大视场信息，CSST天空勘测模块安装了30个探测器，共计25亿像素。 其中，18个探测器配备了不同的光学滤光片，使其能够获得不同波长波段的宇宙天体图像，留下五颜六色的宇宙面貌； 其余12个探测器用于无缝光谱观测，每次爆发至少可以获得1000个天体的光谱信息。 在整个巡天周期中，巡天模块将覆盖整个天空区域的40%，积累近20亿颗恒星的优质数据。
展虎、李然在介绍CSST强大的“巡天观测”能力时指出，其精细观测能力也很强。 望远镜配备的太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪、系外行星成像日冕仪等均为精密测量模块。 光谱观测、近星中性碳研究、宇宙超深场观测等多项特色科学观测。
更容易勘测天空以进行维护和升级
作为空间光学望远镜，CSST与哈勃相比有哪些特点？
对此，展虎回答说，CSST更容易巡天。 巡天单反的口径是2米，虽然比哈勃望远镜略大一些，在2.4米左右，视场是哈勃望远镜的300倍左右，可以比较快。 完成大规模宇宙观测。 李然打了一个形象的比喻：就好像山上有一群羊，哈勃望远镜只能看到其中一只，而CSST却可以拍到数千只羊，而且每只羊的清晰度都一样哈勃获得的。 和望远镜看到的一样。
中国科学技术大学的巡天专长可以说是“与生俱来”。 作为我国载人空间站的旗舰工程，CSST是迄今为止我国最大的空间天文基础设施。 在项目设计之初，就瞄准了大视野、高画质、宽带化的方向。 对此，李然解释说，哈勃望远镜是人类太空望远镜的先驱，已经取得了丰硕的科研成果。 CSST唯有采用不同的创新设计，才能进一步推动空间天文学的发展，进一步拓展人类认知的边界。 创新设计有两种选择：一种是建造更大口径的太空望远镜，以观察更深的地方并获取更暗天体的信息； 二是建造观测更广阔天空区域的太空望远镜，以更好地高效巡天观测，更系统地研究太空。 中国有关方面根据相关实际情况，为CSST选择了第二种思路。
CSST的另一个显着特点是它与空间站相辅相成。 从CSST的英文全称“China Space Sky ”，我们就可以看出两者之间的密切联系。 具体来说天文学包括天体物理学吗，CSST以天宫空间站作为航天母港。 正常观测时，它将远离空间站，在同一轨道上独立飞行。 在需要补给或维修升级时，主动与“天宫号”交会对接，停靠航天母港。 它可以在10年寿命期间正常运行，可以有效避免哈勃望远镜3年左右无法维修的情况天文学包括天体物理学吗，还可以延长在轨寿命，实现延期“服役”。
10多年来不断调整和建立
CSST是中国科学家，特别是光学和天文领域专家与航天科技工作者长期合作的成果。 展虎介绍，2009年12月，中国载人航天工程空间应用系统指挥部组织召开系列研讨会，阐述空间站在微重力科学、天文学、生命科学、地球科学等领域的科学目标和研究方向。科学。 从而拉开了CSST项目的序幕。 2013年11月，CSST即将成立。
展虎强调，按照项目立项时的计划，CSST直接与空间站实验舱相连，但这也带来了一些问题。 例如，空间站组件的姿态变化、结构变形、各种振动源的扰动等都会严重降低凝视观测的图像质量。 又如空间站周围可能存在的污染环境和颗粒物，空间站大致面向地面的姿态及其结构限制了观察方向，以及表面形成的杂项远视。船舱和太阳能划艇等，不利于天文观测。 . 鉴于此，2015年，方案调整为CSST与空间站同轨独立飞行，并获批。 经过选聘，确定了CSST配备的巡天模块、太赫兹模块等5台仪器。 2022年4月，CSST首样研制进入攻坚期。 年底完成首款样品鉴定片研发。 据寻天光学设施总设计总设计师、中科院沉阳机械研究所研究员徐树彦介绍，在完成望远镜各子系统、部件、单元的集成测试后，他将立即转向原型机和飞行部件的研发。 之后，他将配合寻天平台集成进行联合测试，进行发射场测试，最终择机发射。
CSST研发工作如火如荼进行的同时，观测数据处理方案也已经推进。 据李然介绍，CSST整个周期将产出50PB的科学数据产品。 有关部门组建了一支由天文学家、数据专家和计算机专家组成的团队，旨在开发CSST科学数据处理系统，形成面向全省乃至全省的体系。 世界各地的天文学家用来进行进一步研究的天文图像和星表。
有望为世界天文学的发展做出重要贡献
CSST尚未发射，其旨在打造国际开放、先进的空间观测站，将为人类认识世界提供新的可能，已引起世界各国科学家特别是天文学家和物理学家的关注。
在中国科学院科学工作联合中心网站上，人们可以看到中国科学院的宇宙学、星系与活动星核、银河系与邻近恒星、恒星科学、系外行星与太阳系天体的七大科学目标。体等等，每一个都指向当代科学的前沿。 例如，借助CSST大巡天和超深场观测提供的丰富观测数据，研究宇宙加速膨胀、暗能量、暗物质等，研究宇宙空间的形态结构和演化。研究了恒星、活跃恒星和超大质量黑洞。 .
李然表示，CSST有望帮助人类探索和解答宇宙物质组成、结构、演化等基本问题。 展虎强调，天文探测能力的提升促进了人类对宇宙的认知。 每一次在观测深度、广度、波段、测光精度等方面的突破，都会带来重大发现，甚至引发天文学和数学的革命性发展。 . 中科院综合成绩优异，部分指标大幅超越往年。 在同期巡天项目中成像质量最好，近紫外波段观测能力独树一帜。 李然充满信心地表示，CSST不仅有望在宇宙加速膨胀机理研究上取得突破，还将开辟更广阔的发现空间，为世界天文学的发展作出重要贡献。