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巡天号光学舱

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巡天
光学舱
基本资料
组织机构 中国国家航天局
发射日期2026年（预计）
发射地点 中国文昌航天发射场
发射载体长征五号B运载火箭
任务时长>10年
质量15,500千克（34,200磅）[1]
位置低地球轨道
口径约2米（6英尺7英寸）[2]

巡天号光学舱，又称巡天空间望远镜，是中国天宫空间站的组成部分之一，同时也将是中国发射的第三个空间望远镜以及首个设置于地外空间的大型可见光天文望远镜。其视场可达到哈勃望远镜的300多倍。

巡天光学舱虽为天宫空间站的一部分，但它并非空间站组合体的一部分。中国航天科技集团五院总体设计部机械总体室副主任王昊在问天实验舱发射直播受访时表示，巡天号与天宫空间站的主体部分共同在轨运行仅是过去论证时的一个方案。现在则采用望远镜单独进行观测，运行时比太空站轨道略高[3]。在功能参数上巡天号比哈伯望远镜视野范围更大一点，像素也更高一点，观测效率也更高。它既是一个单独的飞行器，配备自己的太阳翼，平时自己独立飞行，独立观测，在有需要时才会透过降轨与空间站进行对接维护。它在设计时参照了哈伯望远镜的经验，充分考虑了维护维修的要素。[4]

研制经历

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2023年在中国国家博物馆展出的巡天空间望远镜模型

空间站附属仪器方案

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2010年9月25日，中共中央总书记胡锦涛主持召开中共中央政治局常委会会议，批准天宫空间站项目。原定整个空间站由核心舱和两个实验舱组成，其中，实验舱II将装有一台2米口径的“巡天望远镜”，用于大视角巡天观测，因此命名为巡天；这个实验舱的名字另有一个说法是源自毛泽东的诗句[5]。但此望远镜受制于空间站影响，无法自由地指向任意方向观测，也不能长时间对一个方向连续曝光，故这巡天仪其实不够“巡天”，而且置于舱内的设计，对比欧几里得卫星和罗曼太空望远镜，可观测时间剩一半。为此巡天的原始设计被修正，提出放到舱外进行观测，只有其中一侧是连接实验舱，而另一侧则是一个“巡天舱”的方案，但研究认为空间站的姿态变化、结构形变以及航天员活动和飞船对接带来的振动，都会导致成像质量严重退化，巡天最终流产，被退回重新打造[6]。

独立的光学望远镜

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2015年，新巡天方案提出，决定直接建造一部巡天式太空望远镜，这就是今日所熟知的“巡天号”[7]，以上一方面避免了空间站对望远镜视野、观测时间和成像质量的影响；另一方面便于对接空间站进行在轨维护，只是轨道比较低阻力大，需要使用到更大的动力装置。不过巡天舱在轨对接维护方案，要比使用航天飞机维护的哈勃望远镜更为方便，维护费用也低很多。巡天号光学舱的观测波长范围为255~1000纳米，覆盖了从近紫外、可见光到近红外波段。从角分辨率或成像质量上讲，巡天号光学舱的望远镜最高达0.15角秒，和哈勃望远镜的0.1角秒相去不远。Cook型离轴三反射光学系统，还增加了一个折转镜便于实现不同光学载荷之间的切换、调焦和精密稳像等功能[8]。

任务历史

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发射

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初期报道中有引述发射时间为2023年[9][10]，2024年[11]，2025年。[12][13]2024年5月报道中，再推迟至2026年后。[13]

观测

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已知巡天号将针对系外行星探测、活跃星系核空间可分辨光谱观测，近邻星系中性碳研究，宇宙超级深场观测等众多特色科学观测能力。并研究暗物质的引力作用，确定宇宙膨胀历史，引力透镜等人类仍在前沿探究的科研主题。预计在首颗巡天模块全周期更换前，将会产生至少50PB的科学拍摄数据可供分析发表[8]

光学特性

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巡天号的设计思路是观察更广阔天区的望远镜，以更高的效率，更系统地去研究宇宙。这种工作模式的望远镜一般被称作巡天式望远镜，这也呼应了巡天号光学舱名称。[14]

仪器

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巡天空间望远镜视野极为宽阔，视场达到1.1x1.2平方度。在成像和哈勃相当的情况下，其视场可达到哈勃望远镜的300-350倍，为了能够接收广阔视场的信息，巡天空间望远镜在第一代巡天相机上，安置了30块探测器，总像素达到25亿，是哈勃UVIS传感器1600万的好几倍。其中18块探测器上设置有不同的滤光片，这使得它可以获得宇宙天体在不同波段的图像，带给我们彩色的宇宙样貌﹔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1000个天体的光谱信息。

巡天模块每次曝光时间约为150秒，对于巡天中的每个观测天区会进行两次。给予巡天空间望远镜2倍的曝光，可以获得低至26星等左右（一般曝光共计300秒，但不同波段具体数值有差别）的天体图像，这要比人眼能够看到的最暗的恒星还要暗上1亿倍。在这样的观测深度上，研究者可以在每个平方角分看到30个左右的星系。在整个巡天周期里，巡天模块将会覆盖17500平方度的天区，是整个天空面积的40%。

巡天空间望远镜还将配备一系列的其他精测模块，包括太赫兹模块，多通道成像仪，集成视场摄谱仪和系外行星成像星冕仪。这些仪器将依托各自特点提供人们研究所需。

参见

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参考文献

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  1. ^ Hu Zhan. An Update on the Chinese Space Station Telescope Project (PDF). National Astronomical Observatories. 2019-11-05 [2021-09-22]. （原始内容存档 (PDF)于2021-05-06） （英语）. 
  2. ^ 巡天空间望远镜：将伴“天和”探太空—新闻—科学网. news.sciencenet.cn. [2021-09-16]. （原始内容存档于2021-09-16）. 
  3. ^ 问天实验舱发射（央视新闻直播间）. 1小时26分处开始. [2022-07-24]. （原始内容存档于2022-08-02）. 
  4. ^ 问天实验舱发射（央视新闻直播间）. 1小时28分处结束. [2022-07-24]. （原始内容存档于2022-08-02）. 
  5. ^ 毛泽东在《七律二首·送瘟神》中写道“坐地日行八万里，巡天遥看一千河。”
  6. ^ 巡天太空望遠鏡 中國的「宇宙之眼」 | 航空航天 | 中國科技. 当代中国. [2024-01-09]. （原始内容存档于2024-01-09）. 
  7. ^ 存档副本. [2022-06-07]. （原始内容存档于2022-06-07）. 
  8. ^ 8.0 8.1 存档副本. [2022-06-07]. （原始内容存档于2022-06-07）. 
  9. ^ Outgunning NASA's Hubble, China Claims Its Xuntian Telescope with 350-Fold Bigger View Can Unravel 'Cosmic Mysteries'. 2022-05-08 [2022-06-02]. （原始内容存档于2022-06-11）. 
  10. ^ 官方：计划明年发射国内首个大型空间巡天望远镜. 2022-04-17 [2022-04-17]. 
  11. ^ Jones, Andrew. China wants to launch its own Hubble-class telescope as part of space station. Space.com. 2021-04-20 [2021-04-22]. （原始内容存档于2021-05-06）. 
  12. ^ 我国预计2025年发射的巡天空间望远镜. [2024-02-18]. （原始内容存档于2023-12-04）. 
  13. ^ 13.0 13.1 China’s giant Xuntian space telescope faces further delay until late 2026. South China Morning Post. 2024-05-16 [2024-06-07]. （原始内容存档于2024-07-03） （英语）. 
  14. ^ 存档副本. [2022-06-07]. （原始内容存档于2022-06-07）. 

外部链接

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