“飞天巨眼”中国造

张保淑

在天文望远镜领域，我国下一步的计划是什么？根据最新版的中国航天白皮书，在天宫空间站全面建成以后，我国将适时启动中国巡天空间望远镜（CSST）的发射、部署工作。届时，CSST将进入太空与天宫空间站共轨独立飞行。

CSST是中国载人航天工程规划建设的大型空间天文望远镜，被称为“飞天巨眼”，兼具大视场和高像质的优异性能，以大规模天文巡天为主任务，致力于成为一个面向国际开放的、先进的空间天文台。

冉冉升起的新星

说到我国的天文望远镜，很多人第一时间想到的可能是“中国天眼”，即位于贵州的500米口径球面射电望远镜（FAST）。与FAST相比，CSST目前的知名度虽然不高，但是对于业内人士来说，它是一颗在空间光学观测领域冉冉升起的新星。

FAST与CSST分属不同的天文望远镜类型，FAST是射电望远镜，接收的是天体发出的无线电波，CSST则是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。

由于受到地球浓厚的大气层、电离层、臭氧层和地磁场等综合因素影响，地基光学望远镜观测能力有限。随着航天科技的进步，可以消除上述因素影响的空间光学望远镜应运而生，这就是分别于1990年4月和2021年12月升空的哈勃空间望远镜和詹姆斯·韦布空间望远镜。中国巡天空间望远镜将紧随其后，成为人类新的“飞天巨眼”。

拥有五大装备

CSST是一个块头超大的太空飞行器，对其具体个头大小，中国空间站工程巡天望远镜科学工作联合中心主任、国家天文台副台长刘继峰这样描述：“大小相当于一辆大客车，立起来有3层樓高，口径为2米。”从目前披露的信息来看，巡天空间望远镜总长约14米，最大直径约4.5米，发射质量约16吨。

CSST巡天光学设施责任科学家、中科院国家天文台研究员詹虎介绍说，CSST主要分成两部分，即“平台段”与“光学设施段”，前者是CSST的“资源舱”，负责为其太空飞行提供动力，后者则是CSST主体载荷，包括5台观测设备，即巡天模块、太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪。

正如其名字所表明的那样，CSST的主要使命是巡天观测，也就是对天体进行普查，能够清晰、精细地观察到成千上万的星系，带来全景式宇宙高清图。詹虎透露，巡天观测约占CSST运行时间的70%。

中国科学院国家天文台研究员李然介绍，为了保障巡天观测成像质量和能够接收广阔视场的信息，CSST巡天模块安置了30块探测器，总像素达到25亿。其中，18块探测器上设置有不同的滤光片，这使它可以获得宇宙天体在不同波段的图像，留下彩色的宇宙样貌；另外12块探测器则用于无缝光谱观测，每次曝光可以获得至少1？000个天体的光谱信息。在整个巡天周期里，巡天模块将会覆盖整个天空面积的40%，积累获得近20亿星系的高质量数据。

十余载不断完善

CSST是中国科学家特别是光学、天文学界专家和航天科技工作者长期通力合作的结果。詹虎介绍说，2009年12月，中国载人航天工程空间应用系统的总部组织召开一系列研讨会，探讨空间站在微重力科学、天文学、生命科学、地球科学等领域的科学目标与研究方向，由此拉开了CSST项目的序幕。2013年，CSST正式立项。

根据立项时的方案，CSST是与空间站实验舱直接相连，但由此带来一些问题。比如，空间站组合体的姿态变化、结构形变以及各种振源对其形成的扰动会使凝视观测的像质严重退化。再比如，空间站周围可能存在的颗粒物、舱体和太阳帆板等各处表面产生的杂散光等不利于天文观测。

鉴于此，2015年，该方案被调整为CSST与空间站共轨独立飞行并获得批准。之后经过遴选，CSST配备的5台观测设备被确定下来。2022年4月，CSST初样研制进入关键期。2022年底，初样鉴定件研制完成。

在CSST各项工作紧锣密鼓进行的同时，观测数据处理准备工作已经着手推进。李然介绍，CSST在全周期将会产生50？PB（数据存储单位，1？PB=1？024？TB）的科学数据产品，有关部门已建立了一个由天文学家、数据专家和计算机专家组成的团队，致力于开发CSST科学数据处理系统，产生供全国乃至全世界科学家使用的天文图像和星表。

CSST还未升空，但它致力于打造的面向国际开放的、先进的空间天文台将为人类认识世界提供新的可能性，吸引了全球科学家特别是天文学家、物理学家的目光。