俄空间望远镜研制历程

文/尼莫

▲光谱-UV望远镜想象图

7月13日，俄罗斯和德国联合研制的光谱-RG（Spektr-RG）空间望远镜发射升空。这部X射线望远镜将飞向日地L2轨道开展为期6年半的天文观测，是俄罗斯空间望远镜发展的一个重要里程碑。苏联/俄罗斯拥有强大的航天实力，载人航天领域的成就格外出色，而他们在空间天文领域也取得了一定的成就。

苏联空间望远镜姗姗来迟

欧美日等西方国家的空间望远镜占据了我们的大部分视野，其实苏联在空间天文观测上起步也不算晚，但大型空间望远镜却姗姗来迟，直到苏联末期才发射升空。1971年发射的礼炮一号空间站上就装有猎户座一号紫外望远镜。这是一台口径0.28米、焦距1.4米的光学望远镜，苏联航天员维克托·帕察耶夫操作这部望远镜进行天文观测。1973年的联盟13号任务中，联盟飞船安装了猎户座二号紫外望远镜，航天员用它获取了数千颗恒星的紫外光谱图。苏联还发射了预报（Prognoz）系列科学研究卫星，研究太阳活动和地球磁场。1983年7月发射的预报9号卫星还带有苏联研制的宇宙微波背景辐射研究设备Relikt-1。苏联还曾计划发射更精密的Relikt-2，但苏联解体让它永远的停留在地面上。

苏联还研制了大型空间望远镜，Astron就是其中的典型代表。1983年3月23日苏联使用质子号火箭发射了基于第四代火星-金星探测器（4MV）平台的Astron紫外天文望远镜，这部空间望远镜由克里米亚天文台和拉沃契金设计局联合研制，装有一台苏联和法国联合研制的0.8米口径的紫外望远镜，还装有X射线望远镜。质子号火箭将Astron望远镜送入倾角48.4度、近地点约3万公里，远地点约18万公里的高椭圆轨道，在地球本影和辐射带外进行天文观测。Astron望远镜设计寿命6年，它观测了1985年的哈雷彗星回归以及1987年的SN 1987A超新星爆发事件。

苏联时代还使用4MV平台研制了另一部大型空间望远镜Granat，它曾被称为Astron 2望远镜，平台由拉沃契金设计局生产，观测载荷由苏联、法国和丹麦联合提供，是一部大型伽马射线望远镜。1989年Granat望远镜由质子号火箭发射升空，进入近地点约1760公里、远地点20.25万公里的大椭圆轨道，它的光学部分为口径1.2米、焦距2.5米的望远镜，后端探测仪器包括法国研制的SIGMA硬X射线望远镜，法国还提供了PHEBUS伽马射线暴探测器和TOURNESOL高能光子探测器，丹麦提供了4个X射线观测的WATCH载荷用于全天监视，苏联IKI研制了ART-P和ART-SX射线谱仪，列宁格勒的艾尔菲物理技术学院研制了KONUS观测设备。这部空间望远镜携带了7种不同的探测仪器，观测范围覆盖了从X射线到伽马射线，不过它上天运行了不到5年，姿态控制就失效不得不转为非定向模式，最后于1999年5月主动离轨坠入大气层。

▲Astron望远镜

俄罗斯空间望远镜合作优先

▲granat望远镜

俄罗斯继承了苏联的航天遗产，在经济宽裕后也试图在空间天文领域有所作为。俄罗斯2011年发射了光谱-R空间望远镜。光谱-R望远镜是一个10米口径的射电望远镜，由天顶3F火箭发射升空，进入近地点约1万公里、远地点33.85万公里的大椭圆轨道。光谱-R射电望远镜由拉沃契金设计局制造，其可折叠的大型抛物面天线直径10米、焦距4.22米，表面精度高达0.5毫米，是目前世界上最大的空间射电望远镜。“光谱-R”和地面的射电望远镜构成甚长基线观测网，通过无线电波对星系核和黑洞进行天文物理研究。俄罗斯2016年还使用联盟2-1a火箭成功发射了米哈伊洛·罗蒙诺索夫天文卫星，它由米哈伊洛·罗蒙诺索夫大学研制，是一种发射质量620千克、载荷质量170千克的小型伽马暴和高能宇宙射线研究卫星。遗憾的是，虽然它的设计寿命为3年，但2018年6月底数据传输就出现故障，后来始终没有修复的消息。

▲Granat望远镜

▲折叠中的光谱-R望远镜

▲米哈伊洛·罗蒙诺索夫-伽玛暴望远镜

2019年1月超期服役的光谱-R空间望远镜失控，5月30日光谱-R任务正式宣告结束。幸亏7月X射线观测的光谱-RG望远镜升空，俄罗斯空间望远镜的空档才没有延续。光谱-RG是俄罗斯和德国的联合项目，计划在6年半时间里进行巡天扫描，探测约10万个星系团和约300万个黑洞，是俄罗斯空间望远镜承上启下的代表之作。展望未来，俄罗斯虽然没有新的X射线空间望远镜规划，但新的空间望远镜计划仍然雄心勃勃。俄罗斯正在论证名为光谱-M大型空间望远镜，这是一部口径高达10米，观测谱段覆盖从亚毫米波到远红外的大型望远镜，被称为是欧空局3.6米口径的赫歇尔望远镜的后继者，主要用于研究宇宙物质演化、黑洞和暗能量，未来打算也发射到日地L2轨道上。“光谱-M”由拉沃契金设计局研制，发射质量达到了6.24吨，不过在俄罗斯航天预算不断削减的窘迫局面下，想要按计划在2025年发射实在是很不现实。

▲光谱-UV望远镜示意图

光谱-UV空间望远镜将是俄罗斯发射的下一部空间望远镜。它也由拉沃契金设计局研制，发射质量只有2.84吨，主要用于在110到320纳米的紫外波段进行空间天文观测，也被称为世界紫外空间天文台（WSO-UV）。冠名“世界”绝非偶然，它是俄罗斯、西班牙和德国等国家联合研制的产物，最早甚至打算于2007年发射，现在发射时间已经推迟到2023年，但国际合作保证了项目不会轻易取消。光谱-UV望远镜使用一台1.7米口径的雷奇-克里提恩式望远镜(Ritchey-Chrétien)，后端主探测载荷高分辨率双阶梯光谱仪（HIRDES）由德国提供，而巡天无缝成像光谱仪（ISSIS）由西班牙提供。

纵观苏联和俄罗斯时代的空间天文观测，苏联起步较早但并没有太大的成就，苏联末期连续发射大型空间望远镜，但都是国际合作项目。俄罗斯的空间望远镜不仅受到财政因素影响，而且更依赖外国提供的探测载荷，这也从侧反映了俄罗斯高端工业某些方面的欠缺。