太空里面看星星
太空里面看星星
2021年底，美国航空航天局、欧洲航天局和加拿大航空航天局联合研发的詹姆斯·韦伯空间望远镜成功发射升空；2022年2月初，其传回第一批图像。而我国的首个太空光学望远镜计划——中国空间站工程巡天空间望远镜预计在2024年发射，开展巡天观测，成为中国科学家的观天利器，为中国开展重大原创性科学研究提供有力支撑，也能为全人类的太空探索做出重大贡献。
“哇，星星真的太美了!”夏天的一个夜晚，艾迪和博士、机器狗一起来到郊外观星，看到望远镜镜头里闪耀着的无数星星，艾迪忍不住赞叹。
“站在地球上，用天文望远镜看星星看得还是不够真切呀!”博士话中有话。“是呀，要是能有一种望远镜，可以看到更多、更清晰的星星就好了……”艾迪话音未落，博士就拿出一张照片放到艾迪眼前：“这是前段时间詹姆斯·韦伯空间望远镜首次传回的一张星星图像，是从太空中拍摄到的哟!”“给我看!给我看!”艾迪和机器狗抢着要看那张照片。
照片上，18个亮点散布在一片漆黑中。博士介绍说，这是韦伯空间望远镜主镜18片镜片拍摄同一颗星星时捕捉到的不同影像——这颗星星属于258光年外的大熊星座。
“空间望远镜也太神奇了，竟然能捕捉到同一颗星星的不同影像!”艾迪和机器狗啧啧称奇。“韦伯空间望远镜才发射不久，而它的‘前辈’哈勃空间望远镜已经在太空工作30多年了!大约2024年，我国也将发射中国空间站工程巡天空间望远镜……”说到这里，博士一脸向往。“巡天?博士快给我们多讲讲吧!”艾迪和机器狗一左一右冲着博士撒娇。“你们两个小家伙呀……”博士装作一脸无奈的样子，兴致勃勃地给他俩讲起了“巡天那些事儿”。
(以下将“詹姆斯·韦伯空间望远镜”简称为“韦伯空间望远镜”，将“中国空间站工程巡天空间望远镜”简称为“巡天空间望远镜”。)
本领超乎想象
巡天空间望远镜主镜口径约为2米，重约15.5吨，和一辆大巴车差不多大——很显然，它比生活中常见的望远镜要大得多，功能当然也强大得多。它和传统望远镜最大的区别就在于，它能够在短时间内扫描大片星空，大范围观测某一特殊征兆，比如通过对比恒星亮度变化探测恒星周围有没有行星等。而从这些海量数据中，它能筛选出那些有异常的数据传输给空间站或地面进行处理——这样的数据处理能力，是不是够强悍?
巡天空间望远镜的第一代仪器搭载了许多精测模块，包括巡天模块、太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪。这些仪器将根据各自特点，对观测区开展“普查”——它们将把70%的时间投入大面积、高分辨率的巡天观测。它们既可以精细化观测，也可以无差别“巡天”——这也意味着，更多未知天体有可能被发现。
不仅如此，巡天空间望远镜还拥有从近紫外到近红外波段的多种滤光片，这能让它看到天体更多、更准确的颜色信息。
和“天宫”一起飞
未来，巡天空间望远镜将和天宫空间站共轨运行——这是它最大的特点，所带来的优势更是显而易见。它有自己的对接口和动力系统，可以定时和天宫空间站对接，接受维护和补给；维护结束之后，它又可以自主脱离天宫空间站，在其周围飞行，进行观测任务。这样既保证了它在太空中长期飞行时的可维护性，又大幅提升了它的观测能力——在人类航天史上，这一设计是史无前例的。
巡天空间望远镜的预期运行寿命为10年。10年间，科技发展必是日新月异，不过你无需担心巡天空间望远镜会跟不上时代——得益于与天宫空间站共轨运行，它拥有强大的扩展性和可升级能力。如果未来出现了更先进的技术，它也可以升级，提升探测能力——要论“与时俱进”的灵敏度，它可不会认输哟!
助力宇宙研究
宇宙是由什么物质构成的，又是怎么演化的呢?如果你是个“宇宙迷”，一定也曾思考过这些问题。在地球上，原子的组合体构成了丰富多彩的世界；而在宇宙中，暗能量和暗物质则是绝对的主导。暗能量占宇宙质能总量的70%左右，而暗物质则约占26%。
然而，光看它们的名字你也能想见，它们都不会发光，所以要探索它们，需要通过它们的引力效应。在这类研究中，天文学家需要测量遥远宇宙中的星系形态，以重建出宇宙暗物质的分布地图——巡天空间望远镜所拍摄的高清晰星系图像能够帮上大忙。不仅如此，它的引力透镜分析还能帮助天文学家确定宇宙的膨胀历史，进而探索暗能量的性质是否随时间流逝而变化这一问题。
而海量星系的亮度分布以及位置分布中也同样包含着重要的宇宙结构和宇宙演化信息。未来，星系的神秘面纱或许也很快会被揭开——它们是如何诞生的，如何孕育恒星，又如何形成黑洞……巡天空间望远镜拍摄的高清星系图像和高质量光谱信息或许会揭示这些问题的答案。
知识小链接
为什么要发射空间望远镜
空间望远镜最大的作用就是帮助人类看到更多、更清晰的星星。地球大气的湍流会严重影响遥远天体的成像分辨率；大气中的各种成分会吸收天体的部分红外波段辐射，导致其观测亮度下降；此外，光污染也会影响天文观测。而直接在太空中进行观测的空间望远镜能够避开上述不利因素，获得更好的观测效果。
邵雪洁 摘自《小爱迪生》2022.5
