我國獨自研發的太空望遠鏡,視場是哈勃300倍,天地觀測可兼得

2020-08-28 崔元新

今年是哈勃太空望遠鏡升空整整30年。在這30年的時間裡,哈勃望遠鏡傳回來了140多萬張照片,讓人類領略了最美的宇宙。

太空望遠鏡可以有效地擺脫大氣層帶來的大量幹擾,大幅提升人類的天文觀測能力。因此,哈勃這樣的太空望遠鏡對於我們的天文學發展來說至關重要。在欣賞哈勃望遠鏡精美圖片的同時,很多人也好奇:我國何時能夠擁有屬於自己的、和哈勃太空望遠鏡相媲美的天基觀測設備呢?

我國的太空望遠鏡

我國早就著手準備這臺先進的設備了,那就是——巡天號光學艙

巡天號光學艙屬於我國空間站的一部分。根據當時的計劃,空間站核心艙兩側還有兩個艙,其中一個是實驗艙,還有一個就是巡天艙。

但是,在後來的項目進行中,我國科學家考慮到空間站的運行以及內部航天員的活動、空間站與太空飛行器的對接等活動都會導致附屬於空間站的巡天艙受到微弱的振動,最終「失之毫釐,謬以千裡」,導致觀測上的巨大影響。因此,我國科學家最終決定,將這個巡天艙從空間站摘離出去,成為一個獨立的觀測設備。它可以與空間站採用相同的軌道,在距離地表400公裡的位置上與空間站共軌飛行。由於暫時還沒有重新命名,因此我們仍然稱之為巡天艙。

共軌飛行有一個好處,那就是可以在必要的時候實現和空間站的對接,進行設備的維護、更新、補充。哈勃太空望遠鏡之所以能夠長青30年並且依然是世界上最著名、最重要的太空望遠鏡,就在於它是目前唯一可以在太空中進行維護、更換設備的太空望遠鏡。發射至今,哈勃太空望遠鏡已經經歷了5次更新,不斷提升觀測能力。甚至,如果它最初沒有被設計成可更新的模式,那麼可能在剛剛發射的時候,哈勃望遠鏡就要報廢了。

巡天號光學艙有自己獨立的動力系統,不僅可以自主調整方向和位置,還可以自主飛行完成和空間站的對接。

相比於NASA太空人通過太空梭的太空行走完成對哈勃望遠鏡的更新維護,我國太空人未來將可以在空間站完成這些任務。而目前,由於太空梭已經全部停飛,哈勃望遠鏡基本確定不可能再進行更新了。

巡天號光學艙Vs哈勃太空望遠鏡

將巡天號光學艙和哈勃太空望遠鏡進行對比:

1 從解析度上來講,巡天號光學艙和哈勃太空望遠鏡不相上下。巡天號光學艙的口徑為2米,相比之下,哈勃望遠鏡的口徑為2.4米。

2 在視場方面,巡天號光學艙是哈勃太空望遠鏡的300倍以上,這意味著它將會有更加寬闊的視野

畢竟哈勃太空望遠鏡是1990年發射升空的,而巡天號光學艙至今尚未研發成功,二者的對比顯得有些不在同一個重量級上。不過,根據NASA的計劃,他們的下一代寬視場望遠鏡——羅曼望遠鏡,同樣也在研發過程中,其視場面積為哈勃望遠鏡的200倍。單從這個方面來講,我國的巡天號光學艙還要略勝一籌。

3 觀測對象方面,巡天號光學艙也將嘗試新的突破——兼具巡天和查地功能,這樣的設計和應用理念均為世界首創,打破了西方「天地觀測不可兼得」定論。很多人好奇哈勃望遠鏡這樣強大的觀測能力,如果用來觀測近的目標會看得多麼清晰,或許我國的巡天號光學艙將可以滿足大家的好奇心。

巡天號光學艙的意義

巡天號光學艙對於我們的意義。

每一個天文愛好者都能夠深切感受到像哈勃這樣的太空望遠鏡意味著什麼。首先,這是科技水平的象徵,而且這樣先進的設備涉及到的領域非常多,這需要很多方面的科技水平都要達到相當高的程度才可以;此外,不論是宇宙起源還是系外行星,都是目前天文學的重點研究項目,對於人類的未來至關重要。

對於我國來說,也有著重大的意義。

  1. 這首先是天基望遠鏡的突破,填補了一項空白,也幫助我國實現零的突破,為未來更加先進的設備提供經驗;
  2. 其次,這也是我國天文學上一次突破的機會,就像哈勃太空望遠鏡催生了超過17000篇學術論文一樣,我國也可以利用巡天號光學艙輸出大量的研究成果,不論是對於我國還是全世界都是寶貴的財富;
  3. 另外,如果巡天號光學艙能夠像哈勃一樣輸出大量精美的圖片,那麼對於我國的科普事業以及對世界天文學和天文愛好者的影響力也會有巨大的提升;
  4. 由於我國計劃利用空間站實現未來對太空望遠鏡的更新,這不僅可以隨時提升太空望遠鏡的觀測效率,還能夠在未來實現對已報廢衛星的回收利用,產生巨大的價值。

巡天號光學艙進展

根據計劃,巡天號光學艙大約會在2024年的時候發射升空,不過這也要基於研發的進度以及空間站的建設進度。而屆時將要承擔這項發射任務的,就是前不久剛剛試射成功的長徵五號B運載火箭巡天號光學艙將在軌道上運行10年,憑藉強大的觀測能力,對40%的宇宙空間進行拍攝。

雖然說了這麼多,但實際上航天局對於巡天號光學艙的信息透漏得非常有限。雖然公布了解析度和視場範圍,但是我們不知道它會攜帶哪些相機、可以拍攝哪些波段的照片。

誠然,我國的天文學事業和美國還有一定的差距,但是我們正在迎頭趕上。巡天號光學艙如果能夠成功運行,將會大大提升我國的自信心,縮小與美國的差距。

當然,我們也必須清醒地認識到,在短期之內完全追上美國也是不現實的。好在我國科學家始終穩紮穩打,戒驕戒躁,相信我們早晚有一天也可以在天文學領域和美國分庭抗禮,甚至實現彎道超車。

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