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巡天號光學艙

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巡天
光學艙
基本資料
組織機構 中國國家航天局
發射日期2026年（預計）
發射地點 中國文昌太空發射場
發射載體長征五號B運載火箭
任務時長>10年
質量15,500公斤（34,200磅）[1]
位置低地球軌道
口徑約2米（6呎7吋）[2]

巡天號光學艙，又稱巡天太空望遠鏡，是中國天宮空間站的組成部分之一，同時也將是中國發射的第三個太空望遠鏡以及首個設置於地外空間的大型可見光天文望遠鏡。其視場可達到哈勃望遠鏡的300多倍。

巡天光學艙雖為天宮空間站的一部分，但它並非太空站組合體的一部分。中國航天科技集團五院總體設計部機械總體室副主任王昊在問天實驗艙發射直播受訪時表示，巡天號與天宮空間站的主體部分共同在軌運行僅是過去論證時的一個方案。現在則採用望遠鏡單獨進行觀測，運行時比太空站軌道略高[3]。在功能參數上巡天號比哈勃望遠鏡視野範圍更大一點，像素也更高一點，觀測效率也更高。它既是一個單獨的飛行器，配備自己的太陽翼，平時自己獨立飛行，獨立觀測，在有需要時才會透過降軌與太空站進行對接維護。它在設計時參照了哈勃望遠鏡的經驗，充分考慮了維護維修的要素。[4]

研製經歷

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2023年在中國國家博物館展出的巡天太空望遠鏡模型

太空站附屬儀器方案

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2010年9月25日，中共中央總書記胡錦濤主持召開中共中央政治局常委會會議，批准天宮空間站項目。原定整個太空站由核心艙和兩個實驗艙組成，其中，實驗艙II將裝有一台2米口徑的「巡天望遠鏡」，用於大視角巡天觀測，因此命名為巡天；這個實驗艙的名字另有一個說法是源自毛澤東的詩句[5]。但此望遠鏡受制於太空站影響，無法自由地指向任意方向觀測，也不能長時間對一個方向連續曝光，故這巡天儀其實不夠「巡天」，而且置於艙內的設計，對比歐幾里得衛星和羅曼太空望遠鏡，可觀測時間剩一半。為此巡天的原始設計被修正，提出放到艙外進行觀測，只有其中一側是連接實驗艙，而另一側則是一個「巡天艙」的方案，但研究認為太空站的姿態變化、結構形變以及航天員活動和飛船對接帶來的振動，都會導致成像質量嚴重退化，巡天最終流產，被退回重新打造[6]。

獨立的光學望遠鏡

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2015年，新巡天方案提出，決定直接建造一部巡天式太空望遠鏡，這就是今日所熟知的「巡天號」[7]，以上一方面避免了太空站對望遠鏡視野、觀測時間和成像質量的影響；另一方面便於對接太空站進行在軌維護，只是軌道比較低阻力大，需要使用到更大的動力裝置。不過巡天艙在軌對接維護方案，要比使用太空穿梭機維護的哈勃望遠鏡更為方便，維護費用也低很多。巡天號光學艙的觀測波長範圍為255~1000納米，覆蓋了從近紫外、可見光到近紅外波段。從角解像度或成像質量上講，巡天號光學艙的望遠鏡最高達0.15角秒，和哈勃望遠鏡的0.1角秒相去不遠。Cook型離軸三反射光學系統，還增加了一個折轉鏡便於實現不同光學載荷之間的切換、調焦和精密穩像等功能[8]。

任務歷史

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發射

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初期報道中有引述發射時間為2023年[9][10]，2024年[11]，2025年。[12][13]2024年5月報道中，再推遲至2026年後。[13]

觀測

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已知巡天號將針對系外行星探測、活躍星系核空間可分辨光譜觀測，近鄰星系中性碳研究，宇宙超級深場觀測等眾多特色科學觀測能力。並研究暗物質的引力作用，確定宇宙膨脹歷史，引力透鏡等人類仍在前沿探究的科研主題。預計在首顆巡天模塊全週期更換前，將會產生至少50PB的科學拍攝數據可供分析發表[8]

光學特性

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巡天號的設計思路是觀察更廣闊天區的望遠鏡，以更高的效率，更系統地去研究宇宙。這種工作模式的望遠鏡一般被稱作巡天式望遠鏡，這也呼應了巡天號光學艙名稱。[14]

儀器

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巡天空間望遠鏡視野極為寬闊，視場達到1.1x1.2平方度。在成像和哈勃相當的情況下，其視場可達到哈勃望遠鏡的300-350倍，為了能夠接收廣闊視場的資訊，巡天空間望遠鏡在第一代巡天相機上，安置了30塊探測器，總像素達到25億，是哈勃UVIS傳感器1600萬的好幾倍。其中18塊探測器上設置有不同的濾光片，這使得它可以獲得宇宙天體在不同波段的圖像，帶給我們彩色的宇宙樣貌﹔另外12塊探測器則用於無縫光譜觀測，每次曝光可以獲得至少1000個天體的光譜資訊。

巡天模塊每次曝光時間約為150秒，對於巡天中的每個觀測天區會進行兩次。給予巡天空間望遠鏡2倍的曝光，可以獲得低至26星等左右（一般曝光共計300秒，但不同波段具體數值有差別）的天體圖像，這要比人眼能夠看到的最暗的恆星還要暗上1億倍。在這樣的觀測深度上，研究者可以在每個平方角分看到30個左右的星系。在整個巡天週期裏，巡天模塊將會覆蓋17500平方度的天區，是整個天空面積的40%。

巡天空間望遠鏡還將配備一系列的其他精測模塊，包括太赫茲模塊，多通道成像儀，集成視場攝譜儀和系外行星成像星冕儀。這些儀器將依託各自特點提供人們研究所需。

參見

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參考文獻

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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]. （原始內容存檔 (PDF)於2021-05-06） （英語）. 
  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]. （原始內容存檔於2021-09-16）. 
  3. ^ 问天实验舱发射（央视新闻直播间）. 1小時26分處開始. [2022-07-24]. （原始內容存檔於2022-08-02）. 
  4. ^ 问天实验舱发射（央视新闻直播间）. 1小時28分處結束. [2022-07-24]. （原始內容存檔於2022-08-02）. 
  5. ^ 毛澤東在《七律二首·送瘟神》中寫道「坐地日行八萬里，巡天遙看一千河。」
  6. ^ 巡天太空望遠鏡 中國的「宇宙之眼」 | 航空航天 | 中國科技. 當代中國. [2024-01-09]. （原始內容存檔於2024-01-09）. 
  7. ^ 存档副本. [2022-06-07]. （原始內容存檔於2022-06-07）. 
  8. ^ 8.0 8.1 存档副本. [2022-06-07]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2021-05-06）. 
  12. ^ 我国预计2025年发射的巡天空间望远镜. [2024-02-18]. （原始內容存檔於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]. （原始內容存檔於2024-07-03） （英語）. 
  14. ^ 存档副本. [2022-06-07]. （原始內容存檔於2022-06-07）. 

外部連結

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