對2023年可能發生的世界科技熱點事件，多家國際主流媒體(ti) 進行了展望，均把中國空間站工程巡天望遠鏡（即“中國巡天空間望遠鏡”，英語簡稱“CSST”）列入其中，認為(wei) 它的飛天將與(yu) 美國發射新型火箭、啟動小行星采礦任務等成為(wei) 人類探索或利用太空新的年度裏程碑。

　　根據最新版的中國航天白皮書(shu) ，在天宮空間站全麵建成以後，我國將適時啟動CSST發射、部署工作，開展更加廣泛的天文調查。中國載人航天工程辦公室曾向外界表示，我國首個(ge) 大型巡天空間望遠鏡計劃於(yu) 2023年發射，開展廣域巡天觀測，將在宇宙結構形成和演化、暗物質和暗能量、係外行星與(yu) 太陽係天體(ti) 等方麵開展前沿科學研究。

　　空間光學觀測領域將升起的新星

　　說到天文望遠鏡，很多人第一時間想到的可能是“中國天眼”，即位於(yu) 貴州平塘的500米口徑球麵望遠鏡（FAST）。作為(wei) 我國近年來建成的重大科技基礎設施，FAST以其超大的體(ti) 量規模、優(you) 異的探索能力和豐(feng) 碩的初期探測成果收獲了超高的人氣，享譽海內(nei) 外。與(yu) FAST相比，CSST目前的知名度雖然不那麽(me) 高，但是對於(yu) 業(ye) 內(nei) 人士來說，它是一顆在光學望遠鏡開展天文觀測領域正在冉冉升起的新星。

　　FAST與(yu) CSST之間除了知名度大小不同之外，當然還有諸多相異之處，其中最根本的區別在於(yu) 它們(men) 分屬不同的天文望遠鏡類型。

　　FAST是射電望遠鏡，接收的是天體(ti) 發出的無線電波，而巨型球麵鏡就是其接收無線電波的天線，它把微弱的宇宙無線電信號收集起來，然後傳(chuan) 送到接收係統中去放大，接收係統從(cong) 噪音中分離出有用的信號，並傳(chuan) 給後端的計算機記錄下來。計算機記錄的結果顯示為(wei) 許多曲線，供天文學家研究分析，從(cong) 而獲得各種宇宙信息。因為(wei) 無線電波可穿透宇宙空間，所以射電望遠鏡不太會(hui) 受光照和氣候的影響，可以全天候、不間斷地工作。

　　CSST是光學望遠鏡，捕捉的是近紫外至可見光波段，通過組成望遠鏡的直徑大、焦距長的物鏡和直徑小、焦距短的目鏡，實現遠距離物體(ti) 近處成像。這樣，人們(men) 通過光學望遠鏡，就可以觀察到很遠的天體(ti) 。由於(yu) 受到地球濃厚的大氣層、電離層、臭氧層和地磁場等綜合因素影響，地基光學望遠鏡觀測能力有限。隨著航天科技的進步，消除上述因素影響的太空光學望遠鏡應運而生，這就是分別於(yu) 1990年4月和2021年12月升空的哈勃太空望遠鏡和韋伯太空望遠鏡。中國巡天空間望遠鏡將緊隨其後，成為(wei) 人類新的“飛天巨眼”。

　　分為(wei) 兩(liang) 大部分，擁有5大裝備

　　CSST將是一個(ge) 塊頭超大的太空飛行器，對其具體(ti) 個(ge) 頭大小，中國空間站工程巡天望遠鏡科學工作聯合中心主任、國家天文台副台長劉繼峰曾這樣描述：“大小相當於(yu) 一輛大客車，立起來有3層樓高，口徑為(wei) 2米。”從(cong) 目前披露的信息來看，巡天空間望遠鏡總長約14米，最大直徑約4.5米，發射質量約16噸。

　　CSST巡天光學設施責任科學家、中科院國家天文台研究員詹虎介紹說，CSST主要分成兩(liang) 部分即“平台段”與(yu) “光學設施段”，前者其實就是CSST的“資源艙”，負責為(wei) 其太空飛行提供動力，後者則是CSST主體(ti) 載荷，包括5台觀測設備，即巡天模塊、太赫茲(zi) 模塊、多通道成像儀(yi) 、積分視場光譜儀(yi) 和係外行星成像星冕儀(yi) 。

　　正如其名字所表明的那樣，CSST的主要使命是“巡天觀測”，也就是對天體(ti) 進行普查，能夠清晰、精細地觀察到成千上萬(wan) 的星係，帶來全景式宇宙高清圖，因此該望遠鏡占據最主要觀測時間的是巡天模塊。據詹虎透露，“巡天觀測”約占CSST運行時間的70%。

　　據中國科學院國家天文台研究員李然介紹，為(wei) 了保障“巡天觀測”成像質量和能夠接收廣闊視場的信息，CSST巡天模塊安置了30塊探測器，總像素達到25億(yi) 。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(ti) 在不同波段的圖像，留下彩色的宇宙樣貌；另外12塊探測器則用於(yu) 無縫光譜觀測，每次曝光可以獲得至少1000個(ge) 天體(ti) 的光譜信息。在整個(ge) 巡天周期裏，巡天模塊將會(hui) 覆蓋整個(ge) 天空麵積的40%，積累獲得近20億(yi) 星係的高質量數據。

　　詹虎和李然在介紹CSST超強“巡天觀測”能力的同時，強調其精細觀測能力也很強。該望遠鏡配備的太赫茲(zi) 模塊、多通道成像儀(yi) 、積分視場光譜儀(yi) 和係外行星成像星冕儀(yi) 都是精測模塊，它們(men) 將依托各自特點開展係外行星探測、星係核心區域空間可分辨光譜觀測，近鄰星係中性碳研究，宇宙超級深場觀測等眾(zhong) 多特色科學觀測。

　　更適於(yu) 巡天，便於(yu) 維護升級

　　同為(wei) 太空光學望遠鏡，CSST與(yu) 哈勃望遠鏡相比有什麽(me) 特點呢？

　　對此，詹虎回答說，CSST更適於(yu) 巡天，其巡天相機的鏡片口徑為(wei) 2米，雖然略小於(yu) 哈勃望遠鏡的約2.4米，但是其視場約是哈勃望遠鏡的300倍，可以比較快地完成大範圍宇宙觀測。李然打了個(ge) 形象的比方：好比山上有一群羊，哈勃望遠鏡能看到其中一隻羊，而CSST可以把成千上萬(wan) 隻羊都拍下來，而且每一隻的清晰度都和通過哈勃望遠鏡看到的一樣。

　　CSST的巡天特長可以說是“與(yu) 生俱來”的。作為(wei) 我國載人空間站旗艦級項目，CSST是我國迄今為(wei) 止最大的空間天文基礎設施，在項目設計之初就瞄準了大視場、高像質、寬波段等方向。對此，李然解釋說，哈勃望遠鏡是人類空間望遠鏡先行者，已經取得了豐(feng) 碩的科研成果，CSST隻有采取與(yu) 之不同的創新設計，才能更進一步促進空間天文學的發展，進一步拓展人類認識的邊界。創新設計可供選擇思路有兩(liang) 種：一種是建造更大口徑的太空望遠鏡，以看得更深，獲得更暗弱天體(ti) 的信息；另一種是建造可以觀察更廣闊天區的太空望遠鏡，以更高的效率巡天觀測，更係統地研究宇宙空間。中國有關(guan) 方麵根據相關(guan) 實際情況，為(wei) CSST選擇了第二種思路。

　　CSST的另一個(ge) 顯著特點是與(yu) 空間站相得益彰。從(cong) CSST的中文全稱“中國空間站工程巡天望遠鏡”可以看出來兩(liang) 者之間的密切聯係。具體(ti) 來說，CSST以天宮空間站為(wei) 太空母港，平時觀測時遠離空間站並與(yu) 其共軌獨立飛行，在需要補給或者維修升級時，主動與(yu) “天宮”交會(hui) 對接，停靠太空母港，不僅(jin) 能夠保障其在10年壽命期內(nei) 可以正常運行，有效避免出現類似哈勃望遠鏡遭遇故障約3年無法修複的情況，而且能夠延長在軌壽命，實現超期“服役”。

　　曆時10餘(yu) 載不斷調整完善

　　CSST是中國科學家特別是光學、天文學界專(zhuan) 家和航天科技工作者長期通力合作的結果。詹虎介紹說，2009年12月，中國載人航天工程空間應用係統的總部組織召開一係列研討會(hui) ，探討空間站在微重力科學、天文學、生命科學、地球科學等領域的科學目標與(yu) 研究方向，由此拉開了CSST項目的序幕。 2013年11月，CSST正式立項。

　　詹虎特別指出，根據立項時的方案，CSST是與(yu) 空間站實驗艙直接相連，但由此帶來一些問題。比如，空間站組合體(ti) 的姿態變化、結構形變以及各種振源對其形成的擾動都會(hui) 使凝視觀測的像質嚴(yan) 重退化。再比如，空間站周圍可能存在的汙染環境和顆粒物、空間站大致對地定向的姿態其結構對觀測方向的限製以及艙體(ti) 和太陽帆板等各處表麵產(chan) 生的雜散光等因素，都不利於(yu) 天文觀測。鑒於(yu) 此，2015年，該方案被調整為(wei) CSST與(yu) 空間站共軌獨立飛行並獲得批準。之後經過遴選，CSST配備的巡天模塊、太赫茲(zi) 模塊等5台儀(yi) 器被確定下來。2022年4月，CSST初樣研製進入關(guan) 鍵期。當年底，初樣鑒定件研製完成。據巡天光學設施總體(ti) 主任設計師、中科院長春光機所研究員徐抒岩透露，在完成望遠鏡各個(ge) 子係統、組件、單元集成測試試驗工作後，即轉入正樣研製和飛行件的研製工作，隨後與(yu) 巡天平台集成開展聯合試驗，進行發射場測試，最後擇機發射。

　　在CSST研製等工作緊鑼密鼓推進的同時，觀測數據處理準備工作已經著手推進。據李然介紹，CSST在全周期將會(hui) 產(chan) 生50PB的科學數據產(chan) 品，有關(guan) 部門已建立了一個(ge) 由天文學家、數據專(zhuan) 家和計算機專(zhuan) 家組成的團隊，致力於(yu) 開發CSST科學數據處理係統，產(chan) 生供全國乃至全世界天文學家使用的天文圖像和星表，開展進一步研究。

　　有望為(wei) 世界天文學發展作出重要貢獻

　　CSST還未升空，但是其致力於(yu) 打造的麵向國際開放的、先進的空間天文台，將為(wei) 人類認識世界提供新的可能性，吸引了全球科學家特別是天文學家、物理學家的目光。

　　在CSST科學工作聯合中心網站上，人們(men) 可以看到CSST瞄準的7大科學目標，其中涉及宇宙學、星係和活動星係核、銀河係及近鄰星係、恒星科學、係外行星與(yu) 太陽係天體(ti) 等，每一項都指向當代科學最前沿。比如，利用CSST大天區巡天和超深場觀測提供的豐(feng) 富觀測數據，對宇宙加速膨脹和暗能量、暗物質等進行研究，對星係的形態結構及其演化、活動星係與(yu) 超大質量黑洞等進行研究。

　　李然表示，CSST有望幫助人類探索並解答關(guan) 於(yu) 宇宙的物質構成、結構、演化等基本問題。詹虎指出，天文探測能力的提升推動人類對宇宙認知，每次觀測深度、廣度、波段、測光精度等方麵的突破，都會(hui) 帶來重大發現，甚至引發天文學和物理學革命性發展。CSST綜合性能優(you) 異，在一些指標上大幅超越以往項目，在同期巡天項目中像質最好，近紫外波段的觀測能力獨一無二。李然滿懷信心地表示，CSST不僅(jin) 有望在宇宙加速膨脹機理的研究等方麵取得突破，而且將打開更廣闊的發現空間，為(wei) 世界天文學的發展作出重要貢獻。（記者 張保淑）