中國打造旗艦級太空望遠鏡 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）天文學家表示，未來將與中國空間站共軌飛行的巡天望遠鏡將成為旗艦級空間天文設(shè)施，要把星辰大海看得更廣、更深、更清晰，有望促進中國光學天文的飛躍式發(fā)展，并為人類帶來對宇宙的革命性認知。

中國科學院國家天文臺副臺長、中國空間站望遠鏡科學工作聯(lián)合中心主任劉繼峰向記者表示，預計于2023年發(fā)射的中國空間站望遠鏡非常有氣勢，大小相當于一輛大客車，立起來有三層樓高。它的口徑為兩米，與美國哈勃太空望遠鏡的口徑相當，而視場比哈勃望遠鏡大350倍。

“視場就是望遠鏡能夠看到宇宙的視野，哈勃望遠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。”中國空間站望遠鏡科學數(shù)據(jù)責任科學家李然說。

“我們的望遠鏡非常適于巡天，可以比較快地完成大范圍宇宙觀測。”中國空間站望遠鏡巡天光學設(shè)施責任科學家詹虎說。

已參與該項目十多年的詹虎介紹，這臺望遠鏡最初是被設(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立飛行，它自身攜帶燃料，需要時可與空間站對接進行補給、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)將可能是能力最強的太空巡天望遠鏡，其設(shè)計指標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，這臺望遠鏡對于中國科學家是非常難得的機遇，我們希望它能帶來激動人心的發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)人類對宇宙認知的突破。”詹虎說。

詹虎介紹，這臺望遠鏡采用離軸光學系統(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，哈勃望遠鏡相機的探測器有手掌般大小，而中國空間站望遠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)。運行后，它將成為太空中最大的相機。

“這就好比山上有一群羊，哈勃望遠鏡看到其中一只羊，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，全球科學家都可以用這些信息開展研究。

中國空間站望遠鏡將幫助天文學家觀測超過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？這是當今物理學最關(guān)鍵的問題之一。天文學家將通過中國空間站望遠鏡研究宇宙中物質(zhì)的演化，去測量宇宙的膨脹歷史，這有望揭開新物理學邊疆的面紗。”李然說。

它還可以幫助天文學家繪制接近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，這臺望遠鏡還可以檢驗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，哈勃望遠鏡已經(jīng)監(jiān)測了很多年，等中國空間站望遠鏡升空后，哈勃望遠鏡可能不再工作，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，中國可以貢獻這部分知識。”李然說。

這樣一臺多才多藝的太空望遠鏡基本上把整個中國天文界都吸引來了。

“中國天文學家在光學波段還從沒有這么好的儀器，這臺望遠鏡將使中國光學天文走到世界前沿，獲得作出重要貢獻的機會，能為中國培養(yǎng)出一代世界級科學家。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、中科院的多家科研機構(gòu)參與了這一望遠鏡的建造。載人航天工程依托國家天文臺成立的望遠鏡科學工作聯(lián)合中心負責組織科學研究工作，并開發(fā)科學數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。