中國打造旗艦級太空望遠(yuǎn)鏡 將有助揭示宇宙演化奧秘

新華社北京5月5日電（記者喻菲、周舟）天文學(xué)家表示，未來將與中國空間站共軌飛行的巡天望遠(yuǎn)鏡將成為旗艦級空間天文設(shè)施，要把星辰大?？吹酶鼜V、更深、更清晰，有望促進(jìn)中國光學(xué)天文的飛躍式發(fā)展，并為人類帶來對宇宙的革命性認(rèn)知。

中國科學(xué)院國家天文臺副臺長、中國空間站望遠(yuǎn)鏡科學(xué)工作聯(lián)合中心主任劉繼峰向記者表示，預(yù)計于2023年發(fā)射的中國空間站望遠(yuǎn)鏡非常有氣勢，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，與美國哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的口徑相當(dāng)，而視場比哈勃望遠(yuǎn)鏡大350倍。

“視場就是望遠(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指甲蓋大小的1/100，它已觀測宇宙30年，但它所有的數(shù)據(jù)只占夜空中很小的一部分。”中國空間站望遠(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。”中國空間站望遠(yuǎn)鏡巡天光學(xué)設(shè)施責(zé)任科學(xué)家詹虎說。

已參與該項目十多年的詹虎介紹，這臺望遠(yuǎn)鏡最初是被設(shè)計放在中國空間站上，但這樣觀測會受到限制，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，需要時可與空間站對接進(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其壽命。

他說，從目前全球規(guī)劃看，在2025年至2035年間中國空間站望遠(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)計指標(biāo)在很多方面都是世界領(lǐng)先的。

“目前中國雖已是航天大國，但空間天文發(fā)展還相對滯后，這臺望遠(yuǎn)鏡對于中國科學(xué)家是非常難得的機(jī)遇，我們希望它能帶來激動人心的發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)人類對宇宙認(rèn)知的突破。”詹虎說。

詹虎介紹，這臺望遠(yuǎn)鏡采用離軸光學(xué)系統(tǒng)，安裝了5臺第一代觀測儀器，包括巡天模塊、太赫茲模塊、多通道成像儀、積分視場光譜儀、系外行星成像星冕儀。

李然說，哈勃望遠(yuǎn)鏡相機(jī)的探測器有手掌般大小，而中國空間站望遠(yuǎn)鏡巡天模塊的主焦面是由三十塊探測器拼起來，每一塊都比哈勃的探測器更大，也具有更多的像素數(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。

中國空間站望遠(yuǎn)鏡將幫助天文學(xué)家觀測超過10億個星系，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)家將通過中國空間站望遠(yuǎn)鏡研究宇宙中物質(zhì)的演化，去測量宇宙的膨脹歷史，這有望揭開新物理學(xué)邊疆的面紗。”李然說。

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，以推測暗物質(zhì)是什么，去解答宇宙的另一基本問題。

此外，這臺望遠(yuǎn)鏡還可以檢驗(yàn)廣義相對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研究，比如它可以繪制出精確的銀河系塵埃地圖，觀測超大質(zhì)量黑洞如何吞噬物質(zhì)，通過高對比度直接成像，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。”詹虎說。

“它還可以觀察太陽系中的大行星。比如天王星還沒有軌道探測器去觀測過，它的軌道周期為80多年，哈勃望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)監(jiān)測了很多年，等中國空間站望遠(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完整軌道周期里是怎樣的，中國可以貢獻(xiàn)這部分知識。”李然說。

這樣一臺多才多藝的太空望遠(yuǎn)鏡基本上把整個中國天文界都吸引來了。

“中國天文學(xué)家在光學(xué)波段還從沒有這么好的儀器，這臺望遠(yuǎn)鏡將使中國光學(xué)天文走到世界前沿，獲得作出重要貢獻(xiàn)的機(jī)會，能為中國培養(yǎng)出一代世界級科學(xué)家。它會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，對社會的影響將是巨大的。”李然說。

據(jù)介紹，中國航天科技集團(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家天文臺成立的望遠(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)。