01.08 從共體到共軌 中國版哈勃太空望遠鏡“巡天”的蝶變之路

美國的哈伯太空望遠鏡(HST)是1990年發射的,距今已經整整過去了28年。但截至今天,它依然是地球軌道上太空望遠鏡的佼佼者。不過

中國規劃中的“巡天號”太空望遠鏡,也將飛行在近地軌道,不但能有媲美哈勃的分辨率,而且還有超過哈勃300+倍的視場。這意味著,哈勃花費一年所獲取的數據,巡天號一天就可以獲取完畢。同時,該望遠鏡除了能夠巡天尋找宇宙起源,還可以對向地面成像,效果將與美國的鎖眼偵察衛星相當。按計劃,該望遠鏡將在中國空間站組建完畢後升空,與中國空間站共軌飛行。不過,該望遠鏡研製進展的消息少之又少。

從共體到共軌 中國版哈勃太空望遠鏡“巡天”的蝶變之路

說起中國的這個“巡天號”太空望遠鏡,還有一段不為人知的歷史。在我國最初規劃自己的空間站時,核心艙兩側並不是完全相同的兩個實驗艙,其中一個是實驗艙,而另一側則是一個“巡天艙”,而這個巡天艙的核心裝備就是一個直徑兩米的太空望遠鏡。也就是說,在最初的一版計劃中,中國巡天望遠鏡是空間站的一部分,是“共體飛行”的。但在後期的研究中發現,由於空間站自身的運行及內部人員的活動、航天器的對接等都可能給空間站帶來一定的震動,過大的震動對太空望遠鏡的成像帶來嚴重影響,因此在後期的設計中,望遠鏡就從空間站的規劃中摘除了,而是做一個獨立的“光學艙”,與空間站一起飛行在400公里高的軌道上,於是就變成了“共軌飛行”。儘管巡天望遠鏡已經不再是空間站的一部分,但是中國空間站的一個實驗艙依然保留了“巡天號”的名稱。

按照計劃,這個直徑超過兩米的“光學艙”將承載著巡天望遠鏡,與空間站同週期運行。如需升級或者維修時,空間站會接近光學艙,可以直接由航天員出艙維護,也可以讓光學艙對接到空間站上,再由航天員進行維護。當然,該望遠鏡上天之日,還取決於兩個因素:

一是望遠鏡自身的研製進度,二是空間站的建設進度

從共體到共軌 中國版哈勃太空望遠鏡“巡天”的蝶變之路

由於消息保密,研製進度我們不得而知,但從專家再一些講座上透露的消息可以得知,由於該望遠鏡是兼顧天地的,因此不管是巡天的科學部分,還是對地的偵察部分,兩組人馬的觀點和需求還在“爭奪”和“磨合”,因此媒體普遍認為望遠鏡目前依然處於論證和設計階段,並未進入生產階段。由於該望遠鏡嚴重依賴於空間站,同時還需要由長征五號乙運載火箭進行發射,因此還必須等待長征五號火箭成熟和空間站建設完畢。因此,即便望遠鏡能在2022年前生產出來,升空時間也不會早於2023年。

有人說,中國已經有了全世界最大的FAST望遠鏡(500米口徑球面射電望遠鏡),幹嘛還要去太空再搞一個世界最牛的太空望遠鏡?是當第一當上癮了嗎?顯然不是的。由於太空望遠鏡處在地球大氣層以外,可以做地基望遠鏡做不到的事情:大氣湍流不會擾動影像、超高視相度、沒有大氣散射的背景光、不會被臭氧層吸收紫外線等等。如果說太空望遠鏡是一個視力正常的人,那麼地面上的望遠鏡就有點輕微的“白內障”,因此,擁有一個世界上數一數二的太空望遠鏡是值得的,能夠幫助我們找到各種的宇宙背景輻射,更容易發現系外天體,研究宇宙的起源。

從共體到共軌 中國版哈勃太空望遠鏡“巡天”的蝶變之路

有人說,美國人的詹姆斯韋伯望遠鏡發射後才是全球最牛的太空望遠鏡。沒錯,詹姆斯韋伯望遠鏡(JWST)的設計標準確實很牛,但是一它還沒有發射,二它不在地球軌道,沒有可比性。目前已經跳票14年的JWST計劃2021年發射,但由於美國NASA和歐洲人還有一些技術問題沒整明白,這個時間看著也很不靠譜,中國巡天望遠鏡和JWST誰先上天還不好說。另外,JWST的不在近地球軌道,而是將運行在太陽和地球外側的拉格朗日L2點上。


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