客户端
游戏
无障碍

5

评论

8

4

手机看

微信扫一扫,随时随地看

一文了解中国飞天巨眼 “巡天空间望远镜” 的强大任务,与其他望远镜的区别?

巡天空间望远镜,英文名 China Space Station Telescope (CSST),是中国载人航天工程规划建设的大型空间天文望远镜,口径2米,兼具大视场和高像质的优异性能,并具备在轨维护升级的能力。并能提供强大的空间探测能力。

那么具体​配置怎样?有哪些任务那?与其他望远镜又有什么区别那?

图片

项目立项

图片

2009年12月,中国载人航天工程空间应用系统的总部组织召开一系列研讨会,探讨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与研究方向,由此拉开了CSST项目的序幕。2013年11月,CSST正式立项

巡天空间望远镜以大规模天文巡天为主任务,致力于成为一个面向国际开放的、先进的且专门服务于天文学及物理学研究的空间天文台。

图片

图片

基本配置

图片

巡天空间望远镜英语简称为“CSST”,其口径2米,总长约14米,最大直径约4.5米,发射质量约16吨,整个望远镜的大小相当于一辆大客车,立起来有三层楼高。

巡天空间望远镜的后端天文模块包括:多色成像和无缝光谱巡天模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪、系外行星成像星冕仪、高灵敏度太赫兹模块。

图片

CSST原计划于2024年前后发射。现在最新时间是2米口径巡天空间望远镜将延期至2027年发射,是中国深空探索重要部分。

中国空间站将全面升级,预留扩展接口,开启国际合作,印度、日本等17国项目入选。

图片

巡天望远镜有多强

图片

巡天空间望远镜又称之为巡天号光学舱,它是我国空间站的重要组成部分之一,

在当时的方案中,CSST与实验舱II直接相连,空间站组合体的姿态变化、结构形变以及各种振源对其形成的扰动会使凝视观测的像质严重退化,因此需要采取一系列主动和被动的措施消减扰动对观测的影响。

这些措施的技术难度较大,存在一定的风险。此外,空间站周围可能存在的污染环境和颗粒物、空间站大致对地定向的姿态(对天体凝视观测期间,需补偿约4°/min的空间站姿态变化)、其结构对观测方向的限制以及舱体和太阳帆板等各处表面产生的杂散光等因素,都不利于天文观测。鉴于此,2015年,该方案被调整为CSST与空间站共轨独立飞行并获得批准,由“共飞”改为“伴飞”。

相当于就是与中国空间站实施“伴飞”,简单的来说,那就是巡天空间望远镜既是一个单独的飞行器,配备自己的太阳翼,平时自己独立飞行,独立观测。现阶段,我国则采用望远镜单独进行观测,运行时比空间站轨道略高。

CSST一次曝光能捕捉到大约五万个星系的图像和2000多个星系的光谱信息。每个星系包含了几百亿颗恒星,星系的中心还存在着黑洞。如此丰富的收获,耗时也仅150秒。

大小和一辆公交车差不多的CSST,目前被设计成了两个主要部分。

一个被叫做“平台段”,是CSST的“动力舱”。和其他的太空设备类似,CSST的动力也来自于太阳能。

CSST太阳能电池板,像一对翅膀在汲取太阳能转化为动力。同时,望远镜平台负责转动望远镜指向,让这只“太空眼睛”灵活地拍到广阔的夜空。除了动力之外,跟地面通讯的联络设施也布置在平台段。

另外一部分被称为“光学设施段”,是我们俗称为“望远镜”的部分,也是CSST的主体所在。其中最关键的当然是巡天相机,

其余四台观测设备分别是太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪。70%的观测任务由巡天相机完成、收集到巡天总数据量的90%。

1990年4月哈勃望远镜实现了人类想要“望”到太空去的设想,此刻,中国巡天空间望远镜将成为人类新的“飞天巨眼”,作为新一代的太空望远镜将与哈勃“一较高下”。

比如:哈勃望远镜的视野大概是伸直手指后一个指甲盖大小的1/100,它已观测宇宙30年,但它所有的数据只占夜空中很小的一部分,相比较而言,中国巡天空间望远镜非常适用于巡天,可以比较快的完成大范围宇宙观测。

图片

同时,在巡天空间望远镜上,第一代仪器共包含5台观测设备,包括巡天模块、太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪,其中,占据最主要观测时间的就是巡天模块,这是一个视野极为宽阔的相机,

巡天模块将以接近哈勃空间望远镜(HST)的角分辨率,获取约17500平方度天区的多色成像数据、同样天区的无缝光谱数据和深场观测数据,波长覆盖255~1000 nm(部分视场0.9~1.7μm)。

图片

太赫兹模块工作于0.41~0.51 THz频段(590~730μm),将开展银河系内及近邻星系的分子谱线巡测。多通道成像仪对约50平方角分的视场分光三色,实现3个滤光片的同视场同时观测。

积分视场光谱仪对二维图像中的每一个空间分辨单元都可采集光谱信息,是研究近邻星系和黑洞周围环境及其物理过程的利器。星冕仪将在可见光波段实现对系外行星10–8 以上的高对比度直接成像观测研究。

对于CSST自身,成像质量是核心,望远镜口径、观测视场和改变指向的速度是保障巡天效率的关键。

像质可以用点扩散函数(point spread function,PSF)的属性来描述。光学系统的角分辨率在很大程度上反映了其像质,但分辨率的定义并不唯一,而且对于弱引力透镜效应的精确测量,PSF的大小和形状都很重要。

CSST要求在中心1.1平方度视场内,包含光学系统和后端模块所有静态误差以及姿态控制、稳像、微振动等动态因素的PSF 80%能量集中度半径RE E80 不大于0.15″,PSF椭率不超过0.15(表1)。

图片

为了获得大视场、高像质的优异性能,CSST光学系统采用Cook型离轴三镜消像散光学设计(图2),同时增加了一面折转镜,实现不同终端仪器之间的切换、调焦和精密稳像的功能。

图片

整个光路中没有遮拦,镜面支撑也都在光路之外,不仅通光效率高,而且更重要的是,PSF能量集中,没有镜面支撑造成的衍射图案,有利于弱引力透镜剪切效应的测量。此外,CSST还采用了主动光学技术,可在轨调整次镜准直,进一步保障像质。

图片

CSST10年的设计寿命里边,将观察17500平方度的天空。整个天空的面积是4万平方度,也就是说,CSST能看到超过1/3的天空,收集到20亿个星系的观测数据以及图像,另外还有一部分星系将看到它的光谱。

图片

科学目标

图片

CSST的科学目标

① 宇宙学,包括宇宙加速膨胀与暗能量、宇宙暗物质、星系成团性和宇宙大尺度结构;

② 星系和活动星系核,包括星系的形态结构及其演化、星系演化及对环境的依赖、高红移星系和宇宙再电离、活动星系与超大质量黑洞;

③ 银河系及近邻星系,包括银河系及近邻星系的星族研究、银河系及近邻星系的消光和尘埃分布、银河系和本星系群的组成和结构、银河系及近邻星系的化学演化;

④ 恒星科学,包括双星的重要科学问题、恒星形成和演化、恒星活动及后期演化;

⑤ 基于CSST的额天梯测量,包括建立深度天球参考架、CSST天体测量的科学应用、天体测量相对论模型研究;

⑥ 系外行星与太阳系天体,包括CSST系外行星观测研究、系外行星系统和原行星盘探索、CSST太阳系天体观测;

⑦ 暂现源/变源和重要天文事件响应,包括超新星及重要爆发现象、CSST对重要突发天文事件的响应。

图片

与其他的不同

图片

FAST与CSST之间最根本的区别在于它们分属不同的天文望远镜类型。

FAST是射电望远镜,接收的是天体发出的无线电波,而巨型球面镜就是其接收无线电波的天线,它把微弱的宇宙无线电信号收集起来,然后传送到接收系统中去放大,接收系统从噪音中分离出有用的信号,并传给后端的计算机记录下来。

计算机记录的结果显示为许多曲线,供天文学家研究分析,从而获得各种宇宙信息。因为无线电波可穿透宇宙空间,所以射电望远镜不太会受光照和气候的影响,可以全天候、不间断地工作。

图片

CSST是光学望远镜,捕捉的是近紫外至可见光波段,通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜,实现远距离物体近处成像。

这样,人们通过光学望远镜,就可以观察到很远的天体。由于受到地球浓厚的大气层、电离层、臭氧层和地磁场等综合因素影响,地基光学望远镜观测能力有限。

随着航天科技的进步,消除上述因素影响的太空光学望远镜应运而生,分别于1990年4月和2021年12月升空的哈勃太空望远镜和韦伯太空望远镜就是典型代表。中国巡天空间望远镜将紧随其后,成为人类新的“飞天巨眼”。

与哈勃太空望远镜(HST)

哈勃太空望远镜的口径是2.4米,反射镜面是75nm厚的铝增强反射膜与25nm厚的镁氟保护层,焦距是57.6米,属于RC光学望远镜,主要观测波段是可见光。哈勃望远镜的组成部分有光学系统、广域和行星照相机、戈达德高解析摄谱仪、高速光度计、暗天体照相机和暗天体摄谱仪。

图片

与我国巡天空间望远镜相比,观测波段相近,口径更大,焦距更长,看到的细节越丰富,但视角比较小,因此我国巡天空间望远镜视角更大,因此有了超过哈勃300+倍的视场,哈勃花费一年所获取的数据,巡天号一天就可以获取完毕。但是对于要看到更远更暗的目标,哈勃望远镜的性能会更优。

詹姆斯·韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,缩写JWST)是美国航空航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大航空航天局(CSA)联合研发的红外线观测用太空望远镜,以作为哈勃望远镜(HST)的继任者。

图片

2021年升空的韦伯太空望远镜,堪称目前空间望远镜之最,韦伯太空望远镜的口径是6.5米,比哈勃的2.4米要高出2倍多、是巡天空间望远镜的3倍多,集光面积更是高达哈勃的7倍多,如此大的口径可以使得韦伯太空望远镜能看到更远更暗的天体。

韦伯太空望远镜的主镜是由18个镀金铍反射镜制成的六边形镜拼接而成,背部有极高精度的主动光学修正装置保证聚焦精度,而镀金的镜面主要让望远镜工作在橙光波段到中红外,观测波段和哈勃望远镜、我国巡天望远镜的有所不同。

CSST综合性能优异,在一些指标上大幅超越以往项目,在同期巡天项目中像质最好,近紫外波段的观测能力独一无二。CSST瞄准的7大科学目标涉及宇宙学、星系和活动星系核、银河系及近邻星系、恒星科学、系外行星与太阳系天体等,每一项都指向当代科学最前沿。CSST有望帮助人类探索并解答关于宇宙的物质构成、结构、演化等基本问题,将大大提升推动人类对宇宙认知。专家表示,CSST不仅有望在宇宙加速膨胀机理的研究等方面取得突破,而且将打开更广阔的发现空间,为世界天文学的发展作出重要贡献。

图片

以上来源网络,如有问题,错误请批评指正。

图片
免责声明:本内容来自腾讯平台创作者,不代表腾讯新闻或腾讯网的观点和立场。
举报
3328只股票诊断结果已更新,输入代码,查看你的股票
广告老卢说财
了解详情
评论 0文明上网理性发言,请遵守《新闻评论服务协议》
请先登录后发表评论~
查看全部0条评论
首页
刷新
反馈
顶部