哈勃望远镜“继任者”发射在即

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:56
欧洲航天局也在研制一台红外巡天太空望远镜，名为欧几里得。但它的口径只有1.2米，总体指标也不如罗曼， ...

俄罗斯倒是正在（永远进行时）研制一台1.7米口径的紫外望远镜Spektr-UV（又称WSO-UV世界紫外天文台，我国也参与了，谈过用长三乙发射）。但在苏联时代就计划的这台望远镜是个不知名鸽王，本应该在2008年左右发射的，现在推到了2025年。熟悉俄罗斯航天的人都知道，2025可能也不靠谱。

好了，现在来说说中国。

中国其实已经有太空望远镜。2013年，嫦娥三号登月时带去了一台15厘米口径的月基紫外望远镜（很巧，中美苏第一台都是紫外望远镜）。嫦娥三号目前仍有部分载荷在工作，希望这台望远镜依然安好。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:57
俄罗斯倒是正在（永远进行时）研制一台1.7米口径的紫外望远镜Spektr-UV（又称WSO-UV世界紫外天文台，我国 ...

今年6月，民营航天公司起源太空发射成功中国第一台近地轨道光学太空望远镜，其口径不详，但估计就十几、二十几厘米。另外，西安光机所正在为中法天文卫星SVOM研制一台40厘米口径的可见光望远镜，将于2023年发射。

这些成绩和美欧几十年来发射的那些大望远镜相比简直微不足道。我国空间科学长期来一直处于低谷状态，可以说是中国航天中最薄弱的一环。上世纪七十年代我国就有天文一号卫星计划，但还没开始就结束了。世纪之交又规划了一米口径空间太阳望远镜，但起起落落最终也没变成事实。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:57
今年6月，民营航天公司起源太空发射成功中国第一台近地轨道光学太空望远镜，其口径不详，但估计就十几、 ...

所幸的是，大概十来年前，空间科学先导计划和载人航天工程空间站先后实施，中国终于有了自己的天文卫星——悟空号暗物质探测器和慧眼号硬X射线望远镜，两米口径的空间站共轨巡天光学舱（China Space Station Telescope, CSST）也终于立项启动。

巡天光学舱是中国空间科学的一次巨大飞跃，就像从石器时代一步迈入信息社会，是典型的跨越式发展。它和经过多次升级的哈勃或是罗曼号相比也毫不逊色，应该说各有千秋。它的视场面积大于一平方度，超过罗曼，但角分辨率却和罗曼及韦伯不相上下。它庞大的CCD传感器靶面更是大至“变态”的半米长宽（忘了全画幅吧），像素总数高达31亿（主相机25亿，导星相机6亿）！是太空中碾压般的存在。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:58
所幸的是，大概十来年前，空间科学先导计划和载人航天工程空间站先后实施，中国终于有了自己的天文卫星— ...

虽然它的口径小于哈勃，但由于采用了先进的离轴三反系统，不存在副镜和光阑的遮挡，保证了受光面积，成像质量甚至和哈勃相当。巡天光学舱更是继哈勃后唯二的可维护太空望远镜。它和空间站共轨，可定期维护和升级设备、加注推进剂，从而大大延长寿命。

                               
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图7：巡天光学舱渲染图（credit：CNSA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:58
虽然它的口径小于哈勃，但由于采用了先进的离轴三反系统，不存在副镜和光阑的遮挡，保证了受光面积，成像 ...

                               
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图8：巡天光学舱离轴三反光学设计示意图（credit：科学通报）

巡天光学舱可探测紫外、可见光和近红外波段。但其红外波段较窄，红外探测能力不及罗曼和欧几里得，更不用说韦伯。它所在的近地轨道对观察时间和观察条件也会产生一定影响。但巡天光学舱的高分辨率紫外巡天是独一无二的，可见光也非常强。巡天光学舱、罗曼、欧几里得这三台巡天望远镜目标是一致的，将它们结合起来将是多赢的合作。

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:58
图8：巡天光学舱离轴三反光学设计示意图（credit：科学通报）巡天光学舱可探测紫外、可见光和近红外波段 ...

巡天光学舱面临的挑战还包括地镜配合和数据处理等。它每天将产生1TB的数据。有专家估计，这样体量的数据处理需要一千人的参与。我们的人才缺口还很大。这里斗胆提两个建议：第一，互联网巨头们应充分利用他们的资源，协助开发人工智能数据处理系统。这种对科学事业的支持应该是公益性的。第二，可以发动全国天文爱好者和大中学生参与，用众包模式进行分布式数据处理。这不仅能帮到科学界，也能起到全民科学教育的作用。

中国通过巡天光学舱实现了跨越式发展。那么，再往前看十至二十年，会怎么样呢？

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:59
巡天光学舱面临的挑战还包括地镜配合和数据处理等。它每天将产生1TB的数据。有专家估计，这样体量的数据 ...

美国刚刚发布了一个十年调研报告，为2030-2040年代的太空望远镜提出了四个方案，其中两个旗舰级望远镜（旗舰级指的是哈勃和韦伯级别）目标都是地外行星。一个方案类似韦伯，但主镜口径加大到最大15米。另一个方案主镜口径4米，但在7万多公里外有一个巨大的52米直径的掩星器，期望通过遮挡恒星的强光来直接观察暗淡的地外行星。

不过，这两个方案基本上都不会实施，因为第一个方案规模大到无法承受，而第二个方案主镜偏小，科学目标过于单一。很大可能它们最终会合并成一个适中的方案。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:59
美国刚刚发布了一个十年调研报告，为2030-2040年代的太空望远镜提出了四个方案，其中两个旗舰级望远镜（ ...

                               
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图9：美国未来旗舰太空望远镜15米主镜LUVOIR方案（credit：NASA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:59
图9：美国未来旗舰太空望远镜15米主镜LUVOIR方案（credit：NASA）

                               
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图10：美国未来旗舰太空望远镜4米主镜配合掩星器HabEx方案（credit：NASA）

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 09:59
图10：美国未来旗舰太空望远镜4米主镜配合掩星器HabEx方案（credit：NASA）

但是，韦伯的惨痛教训就在眼前。即便是规模较小、镜筒免费的罗曼望远镜，在特朗普任内也由于资金问题差点被枪毙。NASA大项目的虎头蛇尾更是家常便饭（如星座计划）。美国会再次入坑吗？美国国会每年一次的预算会长期支持这样的高风险项目吗？十年后美国的经济和金融优势还会存在吗？这些都是问号。毕竟，2030还有点远。

2030中国会有什么进展？我们还看不太清楚。但可以肯定的是，只要中国经济继续稳步增长，社会稳定，那么包括天文在内的科学事业一定会快速发展，甚至进入爆发期。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:00
但是，韦伯的惨痛教训就在眼前。即便是规模较小、镜筒免费的罗曼望远镜，在特朗普任内也由于资金问题差点 ...

通过巡天光学舱的研制，我们已经进入太空望远镜第一梯队。我们也已经掌握很多关键技术。比如，十多年前我们就研制出了长轴6米多、类似韦伯的主动光学拼接主镜（LAMOST，郭守敬望远镜），长春光机所已经磨制出4米直径的高精度非球面碳化硅镜片，对于重型/超重火箭、拉格朗日轨道飞控、高速数传、高精度姿控和指向、大尺寸高灵敏度CCD传感器等技术，我们已经完全掌握或已取得长足进步。

今年五月，媒体透露长光所正在预研十米口径机器人在轨组装太空望远镜，预期2030年左右发射。这将是和美国下一个旗舰望远镜（如果一切顺利的话）旗鼓相当的项目，非常值得期待！

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:00
通过巡天光学舱的研制，我们已经进入太空望远镜第一梯队。我们也已经掌握很多关键技术。比如，十多年前我 ...

                               
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图11：长光所10米在轨组装太空望远镜（credit：CCTV）

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:00
图11：长光所10米在轨组装太空望远镜（credit：CCTV）

                               
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图12：长光所4米碳化硅主镜（credit：新华社）

毋问我从哪里来

毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:00
图12：长光所4米碳化硅主镜（credit：新华社）

今天韦伯的发射是一个重要的转折点，代表哈勃时代的结束和新时代的到来。未来几十年，中美竞争大概率主导世界格局，太空望远镜也不例外。我希望，这是一种有益人类进步的良性竞争。

原标题：陈蓝：太空望远镜——韦伯华丽启程，中国加入第一梯队

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哈勃“继任者”韦伯太空望远镜发射升空：耗资约100亿美元，探索135亿年前宇宙

澎湃新闻 2021-12-26 08:56 1407


澎湃新闻消息，美东时间12月25日7时20分，在发射延迟数年后，哈勃太空望远镜“继任者”詹姆斯·韦伯太空望远镜从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。它耗资约100亿美元，比哈勃望远镜大六倍，有望观测到135亿年前宇宙的“模样”。

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:13
哈勃“继任者”韦伯太空望远镜发射升空：耗资约100亿美元，探索135亿年前宇宙

澎湃新闻 2021-12-26 08:5 ...

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:14
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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:15
按计划，韦伯望远镜与阿丽亚娜火箭分离后，太阳能阵列将在几分钟内部署，利用阳光发电。它将经历6个月的 ...

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毋问我从哪里来 发表于 2021-12-26 10:15
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