载人航天空间天文领域发展综述

张九星，张 伟，李绪志

载人航天空间天文领域发展综述

张九星1，2，张 伟1，2，李绪志1，2

（1.中国科学院空间应用工程与技术中心，北京100094；2.中国科学院太空应用重点实验室，北京100094）

在分析载人航天空间天文领域优势和局限性的基础上，讨论并综述了礼炮号空间站、天空实验室、和平号空间站、空间实验室、国际空间站、以及阿波罗月球探测等航天工程开展的空间天文项目。介绍了我国神舟二号首次空间天文探测和天宫二号伽玛暴偏振探测仪，总结分析了载人航天空间天文在轨服务的发展趋势。研究表明，载人航天飞行器非常适合开展空间天文多波段观测，我国未来应充分利用载人空间站等平台的综合优势，开展先进的大规模空间天文前沿探测。

载人航天；空间天文；望远镜；空间站；空间实验室；航天员

Abstract：The advantages and limitations of astronomical studies onboard manned spacecraft were analyzed and the space astronomical projects on the Salyut， the Skylab， the Mir， the Spacelab， the International Space Station，and the Apollo lunar exploration etc.were discussed and reviewed.Then， the first space astronomical detector onboard Shenzhou-2 and the POLAR（Gamma-Ray Burst Polarimeter）onboard Tiangong-2 were introduced.The development trends of the space astronomical on-orbit service were analyzed.The study showed that the manned spacecraft was suitable for the multi-band observation in the space astronomy.It is suggested that the comprehensive advantages of the Chinese Manned Space Station should be fully taken to carry out advanced and large-scale exploration in the frontiers of the space astronomy.

Key words：manned space flight； space astronomy； telescope； space station； space laboratory； astronaut

1 引言

1609年伽利略发明望远镜和1957年苏联发射第一颗卫星斯普特尼克1号［1］，使利用卫星进行天文观测成为可能。1960年6月美国发射第一颗天文卫星“太阳辐射监测卫星”（Solar Radiation Monitoring Satellite，SOLRAD）［2］，之后几十年发射了多个谱段数十个天文卫星。1961年4月12日，苏联发射第一艘载人飞船东方一号（Vostok 1）［3］，将加加林送入近地轨道，为航天员在轨服务开创了契机，载人或无人飞船成为空间天文观测的重要平台。1971年4月，苏联发射第一个载人空间站礼炮1号（Salyut 1）［4］，并与联盟号飞船对接成组合体，实现航天员短期在轨驻留（返回失败），其上搭载了天文望远镜，由航天员操作。1972年阿波罗16号［5-6］航天员第一次在月面安装天文望远镜，开启了月基天文观测的新窗口。

在天空实验室［7］、礼炮号空间站［4，8-9］、和平号空间站［10］、空间实验室［11-12］、国际空间站［13］等载人实验室或空间站项目中均安排有空间天文载荷，在伽玛射线、X射线、紫外、可见光和红外等各波段获取了大量数据和影像，取得了技术突破和开创性成果［4，7，11，14-16］。 21 世纪后，国际空间站大规模组合体长期在轨运行，成为高能天体物理探测的理想场所，开展了阿尔法磁谱仪［15-18］、X射线［19-21］和伽玛射线［22］、紫外［23-25］等多个探测项目，并且后续仍在规划多个载荷［26-33］。

中国载人航天工程和空间天文较美俄航天强国起步要晚，神舟二号高能天文探测［34-37］开启我国航天领域空间天文新方向，天宫二号首次开展高能偏振探测［38-41］，未来将继续引领我国空间天文技术发展［42-43］，争取在宇宙起源与演化、暗物质和暗能量等前沿方向取得成果。

本文在分析载人航天空间天文领域的优势与局限性的基础上，研究国内外主要载人航天工程和空间天文的发展，分析空间天文在轨服务等发展趋势。本文以太阳系外天体物理和宇宙探测为主，不包括太阳系行星探测。

2 载人航天空间天文领域的优势与局限性

2.1 近地空间观测优势

受大气扰动、吸收、散射、发射等影响，地面天文观测台难以开展紫外、X射线、伽玛射线等观测，而近地空间轨道能实现全波段和全天时观测。载人航天飞行器可以作为没有指向特殊要求和逐事例采样高能天文探测的理想太空实验室［44］。基于近地空间天文观测相对地面的独特优势，各国载人航天工程均安排了空间天文相关项目，利用载人或无人飞船开展了大量天文和宇宙学研究。

2.2 航天员参与维修升级

长期稳定的巡天观测和特殊天体时变监测对于天文和宇宙学研究至关重要，而专业空间天文卫星虽经过半个多世纪发展，绝大部分没有航天员参与，出现故障时难以维修，寿命受到极大限制。载人航天空间科学与应用可以发挥航天员的能动性和在轨服务等优势，完成在轨安装、维修、操作等任务［45］，延长卫星寿命，提升科学目标，取得更多成果。例如，哈勃望远镜得到航天员五次在轨维修升级，更换了观测仪器等［46］，运行至今。

航天员对空间天文设施在轨服务的优势包括：

1）在轨维修飞行器，包括能源、机械、热控等，及时解决在轨期间出现的问题，保障飞行器稳定运行和正常工作；

2）在轨释放天文探测卫星或天文望远镜；

3）运送、在轨安装、更换望远镜零部件或后端载荷模块，实现新的天文科学目标；

4）在轨巡检、维护和维修望远镜系统，保障持续观测，获取更多数据资源；

5）返回地面时带回仪器、设备或零部件等；

6）在轨操作望远镜，观测感兴趣的天体目标；

7）飞船与空间天文设施对接形成组合体，调整其姿态或轨道。

2.3 工程任务优势

相对专业天文卫星，载人航天工程各系统统一规划部署，具有高可靠性、高安全性和规范化管理等特点［47］。短期载人或无人飞船技术验证快，有利于新型仪器快速取得试验性成果，例如神舟二号高能天文探测等［36］。长期在轨的空间站运行周期长（十年甚至更长），可进行载荷更换升级［42］，对于具有特殊创新科学思想或方法的项目，可及时送往空间站，缩短任务周期。

2.4 载人航天空间天文领域的局限性

1）不是天文专用平台

载人航天工程首要任务目标往往不是单纯的空间科学，飞行器平台也不是专门为天文学研究而设计。一般根据飞行器预留给应用载荷的空间和接口进行科学遴选，天文载荷需按体积、质量、孔径等约束条件和要求进行设计［13］。在轨观测或探测时的曝光时间和观测范围等也受飞行模式和飞行器轮廓结构等因素影响。在执行交会对接或特殊任务时，天文载荷工作时间可能受到影响。

2）轨道和可达范围约束

近地载人航天轨道高度一般约200～450 km，空间天文观测模式和观测范围受到飞行器轨道和倾角限制。载人登月工程可以在近月轨道或月球表面部署天文设施［5-6］，但受到地月运输能力限制。目前日地空间L2点尚未实现载人飞行，无法实施航天员维修维护。

3 国外载人航天空间天文发展

3.1 总体情况

载人航天空间天文领域的发展历程可以追溯至20世纪60年代，从双子座飞船（Gemini11，12）和礼炮一号空间站至今已半个多世纪，包括联盟号飞船、进步号货运飞船等在内的各型号载人航天飞行器为空间天文载荷提供了搭载空间，在天文学、宇宙学、高能天体物理等方面引领了前沿探索。利用航天飞机运送和直接维修哈勃太空望远镜等大型空间天文设施，充分发挥了航天员在轨服务的重要作用。利用载人和无人飞船、货船、实验舱等飞行器和暴露平台开展了数十次天文观测（不含太阳系内行星探测）。

表1是国外主要载人航天空间天文领域相关的飞行器和航天任务（按搭载空间天文装置的飞行器列举）。

表1 国外主要载人航天空间天文领域相关飞行器和航天任务Table 1 Major foreign manned spacecrafts and missions related to space astronomy

续表

3.2 礼炮号空间站

礼炮号空间站包括轨道舱、服务舱和对接舱等，可与联盟号载人飞船对接组合。1971至1991年礼炮号与联盟号多次搭载天文仪器，由航天员操作观测。礼炮1号搭载了猎户座1号空间天文台（或称猎户座望远镜）［4］，Soyuz-13搭载了猎户座2号［4］，礼炮4号搭载了轨道太阳望远镜OST-1［8］等。

3.3 天空实验室

20世纪70年代，美国天空实验室（Skylab）作为试验性和过渡性的空间站，由轨道工作舱、过渡舱、多用途对接舱、太阳望远镜和阿波罗飞船组成，飞船主体结构由土星五号火箭（Saturn V）第三级改装。天空实验室没有轨道控制系统，只能与飞船对接改变组合体轨道，在轨灵活性较差，但天文观测是主要功能之一。Skylab搭载太阳观测台（Apollo Telescope Mount，ATM）［48］，载荷包括：白光日冕仪（White Light Coronograph，WLC）、X 射线光谱望远镜（X-Ray Spectrographic Telescope，XRST）、 紫 外 光 谱 仪 （Ultraviolet Spectrometer，UVS）、双能X射线望远镜（Dual X-Ray Telescope，DXRT）、紫外光谱仪／日光仪（Ultraviolet Spectrograph／Heliograph，UVH）等。

Skylab 开展了一系列天文科学实验［7，48］，开启了空间X射线天文新阶段，其X射线望远镜采用胶片记录，由航天员带回地球，进行地面处理。

3.4 空间实验室

空间实验室（Spacelab）［11-12］是欧洲研制并加装在美国航天飞机（STS-9，STS-51-B，STS-51-B，STS-35，STS-67）的空间科学设施，如表1所示，开展了欧洲和美国的多项科学实验。Spacelab任务使用了载荷指向系统（Instrument Pointing System，IPS），天文探测器和望远镜安装在有效载荷舱或货舱内，望远镜可利用IPS进行天体跟踪和观测指向。3个Spacelab型号均搭载了X射线、紫外到红外等十余种天文载荷，观测目标包括宇宙线、太阳、宇宙天体等。Spacelab搭载的任务专家或载荷专家中包括多名天文学专家。

Spacelab1［11-12］载荷包括：远紫外空间望远镜（Far Ultraviolet Space Telescope，FAUST）、甚宽视场相机（Very Wide Field Camera，VWFC）、气体闪烁正比计数器（Gas Scintillation Proportional Counter，GSPC）、有源腔辐射计辐射监测仪（Active Cavity Radiometer Irradiance Monitor，ACRIM）、太阳光谱测量（Solar Spectrum，SOLSPE）（三光栅光谱仪）、太阳常数测量实验（Solar Constant Measure-ment Experiment，SOLCON） 等。 Spacelab2［11，49］载荷包括：大型红外望远镜（InfraRed Telescope，IRT）、宇宙射线核实验（Cosmic Ray Nuclei Experiment，CRNE）、X 射线望远镜（X-Ray Telescope，XRT）、太阳光学通用偏振计（Solar Optical Universal Polarimeter，SOUP）、日冕氦丰度实验（Coronal Helium Abundance Spacelab Experiment，CHASE）、太阳紫外高分辨率望远镜和光谱仪（Solar Ultraviolet High Resolution Telescope and Spectrograph，HRTS）、太阳紫外光谱辐照度监测仪（Solar Ultraviolet Spectral Irradiance Monitor，SUSIM）。

ASTRO-1［11，50］搭载的载荷包括：霍普金斯紫外望远镜（Hopkins Ultraviolet Telescope，HUT）、威斯康星紫外光偏振实验（Wisconsin Ultraviolet Photo-Polarimeter Experiment，WUPPE）、紫外成像望远镜（Ultraviolet Imaging Telescope，UIT）、宽频带X射线望远镜（Broad Band X-Ray Telescope，BBXRT）。ASTRO-1第一次同时进行UV和X-ray观测，BBXRT是第一台空间聚焦望远镜，能区0.3～12 keV，中等能量分辨率（90 eV at 1 keV，150 eV at 6 keV），用于研究 Cen X-3和 Cyg X-2双星铁K线、探测NGC4151线展宽证据、星团冷流等［54］。 BBXRT 与双轴指向系统 （Two-Axis Pointing System，TAPS）位于舱尾。ASTRO-2未安装BBXRT。

3.5 和平号空间站

和平号空间站（Mir）是首个可长期居住的空间站，由苏联建造和维护，1996年4月组装完成，主要结构包括：核心舱、量子一号、量子二号、晶体号、光谱号、自然号、对接舱等，其中量子一号和晶体号开展了天文观测。1998年发现号航天飞机曾搭载阿尔法磁谱仪AMS与Mir对接［55］。

量子一号（Kvant1或Quantum-1）与Mir核心舱对接，天文载荷包括［10，51］：Glazar 望远镜和 X射线天文台等，X射线装置主要由四个设备组成：编码掩模成像光谱仪（Coded Mask Imaging Spectrometer，TTM／COMIS）（2 ～30 keV）、高能 X 射线实验（High Energy X-ray Experiment，HEXE）（15～200 keV）、气体闪烁比光谱仪（Sirene2，Gas Scintillation Proportional Spectrometer，GSPC）（2 ～100 keV）、复合晶体探测Pulsar X-1（4phoswich叠层闪烁体探测器）（50～800 keV），开展活动星系核、类星体和中子星等研究。

晶体号（Kristall）（Crystal）的天文相关载荷包括［10］：Buket 伽 玛 射 线 谱 仪 （ Buket Gamma Ray Spectrometer，BGRS）、研究宇宙辐射的 Glazar2 紫外望远镜（Glazar2UV Telescope，G2UVT）、Granar天体物理谱仪（Granar Astrophysics Spectrometer，GAS）、Marina 伽玛射线望远镜（Marina Gamma Ray Telescope，MGRT）、Mariya 磁谱仪 （Mariya Magnetic Spectrometer，MMS）等，其望远镜可探测至 18 等星［52］。

3.6 国际空间站

国际空间站ISS是迄今为止最大的载人空间设施，从1998年经13年多次组装完成，总计达400余吨，初建至今已在轨运行17年。ISS在近地轨道长期稳定运行，适合开展长周期高能天体物理探测，进行维修或更换。

1）阿尔法磁谱仪AMS-02

2011 年 5 月，阿尔法磁谱仪 AMS-02［15，17-18］由奋进号（Endeavour）航天飞行STS-134发射升空，安装于空间站右舷S3（Starboard 3）上，计划运行至ISS任务结束，长期测量宇宙线、寻找反物质和寻找暗物质。AMS-02是16个国家和数百名科学家参与完成的一项大型国际科技合作项目，中国为其研制了环形永磁铁，结构示意如图1所示。AMS-02的三个探测器可以获得高e／p 斥力［15］，包括：穿越辐射探测器（Transition Radiation Detector，TRD）、电磁量能器（Electromagnetic Calorimeter，ECAL） 和 径 迹 探 测 器（TRK，Tracker），TRD和ECAL可以分离强子轻子 （lepton-hadron），组成结构还包括：飞行时间计数器（Time of Flight，TOF）、反符合计数器（Ar-ray of Anticoincidence Counters，ACC）、环形成像切连柯夫探测器（Ring Imaging Cˇerenkov Detector，RICH）等。

图1 AMS-02［15］（左）和 CALET 结构示意图［22］（右）Fig.1 Structuresof AMS-02［15］（ left） and CALET［22］（right）

AMS-01宇宙中反氦核和氦核流量之比的上限达百万分之一，探测到数百万个氦核，但是没有反氦核［55］。AMS-02具有高探测灵敏度，基于1千多万正电子和电子事件精确测量了0.5～500 GeV原初宇宙线的正电子比例［17］，约200 GeV以上正电子比例不再随能量增加［15，17］， 高达200 GeV和700 GeV测量了电子和正电子通量与能量的关系，在0.5 GeV～1 TeV测量了Φ（e-+e+）与能量的关系［15］，有助于揭示宇宙线电子与正电子起源和暗物质等。

2）日本希望号实验舱

日本希望号实验舱（Japanese Experiment Module，JEM）［13］，是日本第一个近地轨道载人设施，利用遥控操纵系统（RemoteManipulator System，JEMRMS）可以在暴露设施JEM-EF（Exposed Facility）上安装多个高能天文探测装置［19，22，27，29-31，33］，例如MAXI（Monitoring All Sky X-Ray Images）（JEM-EF＃1）［19］和 CALET（CALorimetric Electron Telescope）（JEM-EF＃9）［22］等。 KIBO 舱体还包括加压舱（Pressurized Module，PM）和实验后勤舱（Experiment Logistics Module，ELM）等模块。

全天X射线监测仪MAXI［19］，包括气态狭缝相机（Gas Slit Camera，GSC）、固态狭缝相机（Solid-state Slit Camera，SSC）等。利用实时新星搜索程序可以很快发现X射线瞬变源，在4年间从22个活跃恒星观测了64个较大闪耀现象，4.5年发现了 6 个新黑洞［21］。

量能器电子望远镜 CALET［22］由日本、意大利、美国等联合开发，用于探测宇宙线电子（包括正电子）（达20 TeV）、伽玛射线（达10 TeV）与核（达1000 TeV）等，有助于寻找暗物质线索，研究宇宙线加速与传播机制等。如图1所示，CALET［22］由伽玛射线暴监测器（Gamma-Ray Burst Monitor，CGBM）、任务数据控制器（Mission Data Controller，MDC）和高级天空相机（Advanced Sky Camera，ASC）等组成。伽玛射线暴监测器包括硬X射线监测器（Hard X-ray Monitor，HXM）和软X射线监测器（Soft Gamma-ray Monitor，SGM）。

3）欧洲哥伦布舱

哥伦布舱由欧洲多个国家共同参与制造，是ESA在ISS上最大项目，天文载荷包括：太阳变化与辐射监测仪（Solar Variantions and Irradiance Monitor，SOVIM）［23］、太阳光谱辐射测量仪（Solar Spectral irradiance measurements，SOLSPEC）［23-24］、自动校准极紫外与紫外光谱仪（Auto-calibrating Extreme Ultraviolet and Ultraviolet Spectrometers，SOL-ACES）［25］。

4）星辰号服务舱

星辰号服务舱Zvezda由俄罗斯建造，安装有PLATAN-M，2001年至2008年多次开展实验，在30～200 MeV核子能量探测银河系宇宙线元素组成与精细能谱、太阳宇宙线离子，检测空间站附近的微粒子，寻找低能重粒子的太阳和银河系起源等［53］。

5）ISS未来计划的天文载荷

基于ISS长期运行的优势，天文学家提出多种载荷构想和方案，有些已在研或即将发射，如表2所示，主要包括：中子星内部组成探测器NICER［26，32］，宇宙射线质能探测器 ISS-CREAM［33］、极端宇宙空间天文台 JEM-EUSO［29-30］、太阳γ射线与X射线探测GRIS［28］、宽视场X射线全天监视器iWF MAXI［27，31］等。 图 2 为 NICER 和 iWF MAXI的示意图。

表2 ISS计划安装的主要天文装置Table 2 Planned astronomical payloads on ISS

图 2 NICER［32］（左）和 iWF-MAXI［27］（右）示意图Fig.2 Sketches of NICER［32］（ left） and iWFMAXI［27］（right）

iWFMAXI将由航天员安装在iSEEP上，再由机械臂放至 JEM-EF［31］，主要探测器包括［27］软 X射线大立体角相机（Soft X-ray Large Solid Angle Camera，SLC）和硬X射线监测仪（Hard X-ray Monitor，HXM），对0.7 ～12 keV 和 20 keV ～1 MeV能区敏感，四个方向覆盖天区。

3.7 哈勃太空望远镜

哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope，HST）于1990年4月由“发现号”航天飞机发射升空［46］，至今已在轨运行26年。HST由航天员分别于1993年12月、1997年2月、1999年12月、2002年3月和2009年5月进行了5次维修维护，更换多个后端模块，改善了波段范围，提高了观测精度和效率，拓展了科学目标。HST在深场观测（Hubble Deep Fields）、宇宙年龄和大小、恒星和星系形成与演化、行星系统、黑洞、类星体与活动星系、引力透镜等多个方面做出了重要贡献，取得了一批前所未有的科学成果。

HST的后继者詹姆斯韦伯望远镜（James Webb Telescope，JWST）将被放置于日地拉格朗日L2点，进行近红外和红外观测，将难以由航天员在轨维修。

3.8 阿波罗计划月基天文观测

1972年4月21日阿波罗16号（Apollo 16）开展了人类首次月基天文观测试验，航天员在月面安装口径3英寸施密特望远镜，利用远紫外相机 摄 谱 仪 （ Far-Ultraviolet Camera／Spectroscope，FUVCS），在 300 ～ 1350 Å 光谱范围 （分辨率30 Å）进行紫外观测，在两通道1050～1260 Å 和1200 ～1550 Å 进行成像［6］，获取了大麦哲伦星云（Large Magellanic Cloud，LMC）光谱和图像数据，及OB星协等信息［5］，由航天员将磁带运回地球。此次试验表明月面是天文观测的理想场所。此外，利用Apollo16飞船，伽玛射线能谱仪（Apollo Gamma-Ray Spectrometer，AGRS） 在 60 keV ～5 MeV能量范围获得了银道面光谱和流量角分布信息［56］。

4 国内载人航天空间天文发展

4.1 神舟二号无人飞船

北京时间2001年1月10日凌晨1时，神舟二号无人飞船在甘肃酒泉卫星发射中心由长征二号乙火箭成功发射，返回舱于1月16日返回地球，留轨舱（轨道舱）继续运行，搭载了由中国科学院高能物理研究所和紫金山天文台共同研制的空间天文仪器，在轨运行近半年，观测快速时变现象等，是我国航天领域首次空间天文任务。

神舟二号空间天文载荷由超软X射线探测器［34］、X 射 线 探 测 器［35］和 γ 射 线 探 测 器 组成［36-37］，探测了宇宙γ射线暴、太阳X射线、高能带电粒子和软X射线背景等［34-35］，具有宽能区、高时间分辨等特点，开辟了我国γ射线暴探测前沿探索。在轨运行期间获得30多个宇宙γ暴射线事例和近百次太阳硬X射线耀斑事例［36］，X射线探测器获得科学数据664组，2001年4月2日探测到1989年以来最大一次太阳耀斑X射线［35］。

4.2 天宫二号空间实验室

2016年9月15日22时，天宫二号空间实验室由长征二号FT2火箭发射升空，搭载了伽玛暴偏振探测仪POLAR［38-40］，是中国与瑞士的国际合作项目。POLAR用于大视场伽玛暴GRB偏振探测，利用Compton散射原理测量偏振伽玛光子线偏振度和偏振方向。POLAR由舱外偏振探测器和舱内电控箱组成，首次详细偏振测量将有助于理解天体辐射机制［39］，目前已开展初步探测实验，包括伽玛暴和太阳X射线暴等，发现了太阳暴候选体和蟹状星云（Crab）脉冲星信号等［41］。

主要指标［40］：探测能区50 ～500 keV，最小可测偏振度 ＜10% （Ftotal≥3 × 10-5erg·cm-2），定位精度≤ 5°（Ftotal≥ 10-5erg·cm-2），视场±70°× ±70°。

5 载人航天空间天文领域发展趋势分析

5.1 载荷性能比较

载人航天发展早期搭载了紫外、红外、可见光等观测装置，近二十年随着在轨时间延长和机械臂辅助操作，X射线、伽玛射线、宇宙线等高能探测快速发展，且呈现宽能量范围、高分辨率、高灵敏度、大视场和精细探测的发展趋势，典型载荷如表3所示。

表3 近年典型高能天文载荷Table 3 Typical payloads of high energy astronomy in recent years

5.2 在轨服务发展趋势

载人航天空间天文领域具有在轨服务的先天优势，经历了从搭载和手动操作到回收和维修天文卫星的过程，如图3所示。在技术驱动方面经历了探索新观测窗口（波段）和试验验证的技术突破阶段，发展到今天以重大科学目标为驱动的精细探测。

图3 载人航天空间天文领域在轨服务发展Fig.3 Development of on-orbit service for space astronomy in manned space flight

我国载人航天仅神舟二号和天宫二号在轨搭载了高能天文探测装置，未来空间站［42］暴露平台将安装高能宇宙辐射探测设施［44］。目前我国已经具备航天员出舱活动的技术基础，载人空间站将在机械臂支持下进行在轨服务［42］。基于空间站平台将可能在多个方面促进空间天文技术发展，包括在轨安装或更换新型天文载荷、释放天文探测小卫星、开展望远镜在轨试验等，为新技术新方式试验验证和天文前沿探索奠定基础。

共轨飞行的光学舱［43］将开展大规模多色测光与无缝光谱巡天，包括深度和极深度巡天观测等，同时光学舱可以与空间站对接，进行在轨维护，实现长期运行，将引领我国光学空间天文技术发展，开启空间天文研究的新局面。随着在轨服务技术的成熟，大型太空光学天文望远镜在轨组装和载人月基大型望远镜建造将是未来空间天文技术发展的重要方向。

6 结论

载人航天飞行器在空间天文多个方面具有独特优势，提供了长期稳定观测、新技术试验验证、在轨操作等理想环境。国内外载人航天工程已在二十多个飞行器上开展空间天文探测，其中，Spacelab开创了先进的空间天文多波段探测综合应用，HST引领了航天员在轨更换仪器和维修维护，AMS-2通过探测带电宇宙射线为寻找暗物质和反物质等提供了线索，我国成功开展了神舟二号和天宫二号高能天文探测，实践表明载人航天飞行器非常适合空间天文探测并促进了相关技术快速发展。未来在轨服务将是大型空间天文的必由之路，提高探测器分辨率和灵敏度、拓宽谱段范围将是重要发展趋势。国外载人航天空间天文发展及其先进技术是我国载人航天飞行器天文载荷技术发展的有益参考，未来我国将利用载人空间站暴露平台和光学舱开展广泛的高能天文探测和大规模光学巡天。

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（责任编辑：庞迎春）

Review of Development in Space Astronomy on Onboard Manned Spacecraft

ZHANG Jiuxing1，2， ZHANG Wei1，2， LI Xuzhi1，2
（1.Technology and Engineering Center for Space Utilization，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100094， China；2.Key Laboratory of Space Utilization，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100094，China）

P171.4

A

1674-5825（2017）05-0670-10

2016-11-19；

2017-06-05

国家自然科学基金委-中国科学院联合学科发展战略研究项目（Y5031011AY）

张九星，男，硕士，助理研究员，研究方向为载人航天空间科学战略研究、空间科学数据处理与分析等。E-mail：jxzhang＠csu.ac.cn