天文快讯中国的ldquo哈勃r

时间:2022/6/25来源:本站原创作者:佚名

据中国载人航天工程办公室年4月17日最新消息,作为中国载人空间站"天宫"工程的一部分,"巡天号"光学舱将比原计划提前一年,预计于年内发射升空!

"巡天号"光学舱

"巡天号"光学仓是中国的第一个大型空间望远镜,也是世界第三个大型空间望远镜。此前美国分别于年和年发射了"哈勃号"与"韦伯号"大型空间望远镜。随着"哈勃号"的退役,"巡天号"将是世界上唯二的大型空间望远镜,也将标志着中国在空间观察领域全面进入世界领先水平。(此前的贵州"天眼"FAST大型射电望远镜是世界第一)

FAST射电望远镜

"巡天号"最初设计是安装在"天宫号"空间站的"梦天号"实验舱上协同工作。后来发现空间站的抖动和反光会对"巡天号"的观察造成干扰,于是设计改为与空间站共轨运行。二者平时不连接在一起,这样可以保证"巡天号"拥有更灵活的身躯,进行大范围的宇宙观测。"巡天号"有自己的动力系统,可以自主进行轨道调整,一来防止轨道高度逐渐缩小以至于坠入大气层,二来在需要的时候,也可以自行对接到空间站上。与空间站连接在一起时,可由空间站内的航天员进行维护和升级。

"天宫号"空间站

相比美国利用航天飞机维护太空望远镜要便宜得多,也安全得多。而且随着美国航天飞机飞机退役,和国际空间站即将寿终正寝,美国的空间望远镜实际上已经成为了一锤子买卖,在可见的未来内无法进行维修和升级。

"巡天号"的口径为2米,体积和重量都接近一辆公交汽车。"巡天号"搭载了巡天相机、积分视场光谱仪、多通道成像仪、系外行星成像星冕仪、太赫兹接收仪等5个有效载荷;观测波段包括可见光、红外线和紫外线波段;其设计寿命是10年。凭借着强大的观测能力,"巡天号"将会展开宇宙结构形成与演化、暗物质和暗能量以及系外行星和太阳系天体等领域的观测。

"天宫号"空间站

作为对比,著名的"哈勃号"口径约为2.4米,长度约16米,重量为11吨。

"哈勃号"太空望远镜

"韦伯号"则是采用更为激进的光学反射结构,去除了镜筒,口径达到惊人的6.5米,而重量只有6.2吨。

"韦伯号"太空望远镜

上述数据不代表"巡天号"的能力落后,相反它有着自己独特的优势。"巡天号"在成像精度不输"哈勃号"的前提下("哈勃号"因为制造瑕疵,是个近视眼,在维修过程中带上了"眼镜"),拥有相当于"哈勃号"倍的视场。简单说,就是"哈勃号"需要花上一年时间观测的一片星空,"巡天号"只要一天时间就能完成。如此惊人的视场,就连美国计划中的下一代空间望远镜"罗曼号"也无法与之媲美("罗曼号"设计口径为15米)。

"罗曼号"太空望远镜

在谈"巡天号"的独特优势的时候,并不是回避中国空间望远镜与美国的差距,而是因为这种设计有着巨大的现实意义。

天文望远镜之所以要从地面搬到外太空,是为了避免光在大气中传播的扰动。

首先是让繁星“眨眼”的大气湍流。大气湍流是是大气的一种重要且常见的运动形式。其产生的原因就是不同层级,或者不同区域的空气受热不均所引起的对流。它的存在使大气中的热量和物质,在垂直和水平方向的交换作用明显增强,远大于分子运动的交换强度。大气湍流的存在使得光波、声波和电磁波,在大气中传播发生散射。

其次是光不走直线的衍射。衍射是当光在传播过程中遇到障碍物或小孔时,偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象。在地球大气层中分布着众多的物质,大到灰尘,小到气体分子,都会使得来自遥远宇宙的光,到达地球表面时会不可避免的产生偏离和减弱。宇宙光线包括可见光和不可见光,它们都属于电磁波,只是波长和能量不同。部分光线,例如X射线,甚至会被大气完全吸收。

空间望远镜的观测光源波段

由于大气散射和衍射的影响,地面上的望远镜观测太空物体就存在清晰度的极限。同样的,太空中的望远镜观测地面物体也同样存在清晰度的极限--10厘米。基本上2米左右口径就能够达到这个极限。太空望远镜最初的设计目的就是用来观测地面目标的。

"哈勃号"项目源于美国的间谍卫星项目。和"哈勃号"同属一代的"锁眼KH11号"间谍卫星,早在年就发射升空了。而更为先进,口径3米的"锁眼KH12号"间谍卫星也比"哈勃号"早了一年,于年升空。我们可以通过"哈勃号"来推测"锁眼KH11"的地面监视能力,但是神秘的"锁眼KH12号"迄今仍然是美国最大的机密之一。

"锁眼KH12"间谍卫星

以和平利用太空为目标的中国,不会把"巡天号"优先用于军事目的。但是如果有某些国家妄图对中国实施不友好的行为,以"巡天号"的成像清晰度和广阔视场,定可以在短时间内让对方的行动无处遁形。未来,"巡天号"和它的同伴们,会是中国"东风"快速打击体系中不可或缺的一环,是西太平洋地区长期稳定和繁荣的基石。"巡天号"更会是推动人类空间探索步伐,实现中华民族星辰梦想的一块里程碑。

东风26

年5月,"哈勃号"太空望远镜的科学家团队公布了最新的宇宙照片--“哈勃遗产场”(HLF),这是迄今最完整最全面的宇宙图谱,由哈勃在16年间拍摄的张星空照片拼接而成,包含约个星系。感谢"哈勃号"在过去的三十年间带给我们如此多的关于宇宙的知识,这是全人类的共同的财富。特别有那些令人瑰丽的星云和星系的照片,如此令人陶醉,吸引了一代又一代的年轻人
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