我國或開研全球最大空間望遠鏡,與韋伯同類,但口徑重量都大得多
更新于:2025-03-26 05:13:36

我國已經擁有全球最大的射電望遠鏡中國天眼,但在空間天文望遠鏡方面,我國的步伐稍顯落後,計劃中和中國空間站同軌道運行的巡天望遠鏡(又叫巡天光學艙)至今還沒有何時發射入軌的確切消息,但美國同類型的哈勃空間望遠鏡卻已經在太空中運行了25年了。

但是我國在空間望遠鏡方面的研究卻沒有停步,在巡天望遠鏡之外,我國其實也在進行美國詹姆斯·韋伯空間望遠鏡所涉及的技術方面的研究。據中國《航太器工程》雜誌近日曝光的一項相關技術,表明我國在在軌組裝式空間望遠鏡光學觀測構造方面已有重大科研進展,這很明顯是為了打造與美國韋伯望遠鏡同類型的大型空間望遠鏡而開展的相關技術研究,這其實也表明我國或將開展全球最大空間望遠鏡的研製工作。

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡是美國航空航太局、歐洲航太局和加拿大國家航太局聯合研發的紅外線觀測用空間望遠鏡,為哈勃空間望遠鏡的繼任者。其品質為6.5噸,主反射鏡由鍍金鈹鏡製成,口徑達到6.5米,面積為哈勃空間望遠鏡的5倍以上。該空間望遠鏡還能在近紅外波段工作、能在接近絕對零度的環境中運行。

這台望遠鏡於2021年12月25日發射升空,2022年1月24日順利進入圍繞日地系統第二拉格朗日點的運行軌道,2022年7年中,韋伯空間望遠鏡正式開始工作,至今已經發回了諸多優質的宇宙探測照片。

此次曝光的在軌組裝式空間望遠鏡技術,其目的是要打造一款口徑達10米量級的在軌組裝空間望遠鏡,這一口徑的望遠鏡的觀測面積可達78平方米,而韋伯望遠鏡的觀測面積大約為33平方米,前者是後者的兩倍多。

在望遠鏡的總品質上,韋伯望遠鏡的總品質大約為6.5噸,但此次雜誌曝光的這款10米口徑級空間望遠鏡的總品質約為17.9噸,幾乎是韋伯望遠鏡的三倍。這一規模已遠超目前國際上已投入使用的同類望遠鏡,意味著它將具備更強大的觀測能力,有望為人類揭示更多宇宙深處的秘密。

隨著空間天文觀測需求的不斷提高,對空間望遠鏡的解析度、集光能力等要求也日益嚴苛。下一代大型空間光學載荷的口徑大幅提升,大幅突破了火箭運載能力和現有光學元件製造能力的限制。在此背景下,“在軌組裝空間望遠鏡”的概念應運而生。

雜誌曝光的這一技術相關的空間望遠鏡就採用了這一創新設計理念,其光機結構包括同軸式的主鏡元件和次鏡元件、次鏡桁架、中央模組、遮光罩以及資源倉。主鏡元件由中央子鏡模組和旁瓣子鏡模組組成,這種拼接式主鏡元件設計,便於火箭運載,降低了對運載火箭的要求,運載上行代價低,並且在軌組裝難度低、在軌調校效率高。

在組裝方案上,我國科研人員提出了兩種具有前瞻性的方案。第一種方案依託現有空間站條件進行組裝,整體組裝條件較為成熟。運載飛船將望遠鏡模組上行至空間站,利用空間站現有的機械臂進行模組組裝。

這一方案充分利用了我國空間站現有的資源和技術優勢,能夠高效地完成望遠鏡的組裝工作。第二種方案為載荷自帶機械臂安裝,在低軌完成組裝。

該方案自主化程度高,難度較大,但一旦成功實施,將展示我國在空間自主組裝技術方面的強大實力。首先發射的是衛星平臺以及中央模組,入軌後展開太陽電池帆板,衛星平臺安裝一條7自由度機械臂,搭載後續模組的運載飛船直接與衛星平台對接,然後機械臂依次組裝主鏡模組和次鏡模組,望遠鏡組裝完成後,展開遮光罩元件,利用自身攜帶的燃料飛往目標軌道。

與我國此前備受關注的巡天望遠鏡相比,使用該技術的空間望遠鏡有著顯著的區別。巡天望遠鏡主要針對深空進行巡天式探索,雖然與我國空間站形成構架,但相互之間具有獨立性,其主要目標是尋找大爆炸後在宇宙中形成的第一批恆星和星系的光、研究星系的形成和演化、瞭解恆星形成和行星系統的形成以及研究行星系統和生命起源。而此次規劃的空間望遠鏡,在規模和性能上都有了質的飛躍,有望在更廣泛的領域發揮重要作用。

此次我國或將開展的全球最大空間望遠鏡的研製工作,不僅體現了我國在航天技術領域的雄厚實力,更彰顯了我國探索宇宙奧秘的堅定決心。一旦該望遠鏡成功研製並投入使用,將極大地提升我國在空間天文觀測領域的國際地位,為人類認識宇宙、探索未知做出重要貢獻。