天文 - 搭载太空最大相机！中国巡天望远镜能看见什么？

“想象一下，站在荒原抬头望向远方，你会看到美丽的银河横亘在天际之中。但由于我们目之所及很小，眼睛所能用于接收光的面积非常小，因此我们只能看到一条银色的条带。”在5月22日中国科学院“公众科学日”的直播活动中，中国空间站工程巡天望远镜科学数据责任科学家、国家天文台研究员李然说，如果没有现代的科学知识，我们可能永远不会知道这个银色的条带是什么。

科学家改变了这一切。1609年，伽利略第一次将望远镜指向了天空，我们因此得知很多惊人的发现。李然说，从那时开始，人类能够真正用科学的武器去了解银河，而不仅仅只诉诸于感性。

“如果想要看得比伽利略更远，就需要去造一个更大的镜子。”李然透露，中国空间站工程巡天望远镜（下称“巡天望远镜”）将是有史以来中国天文学界获得的最昂贵、也是最先进的观测仪器，去探索宇宙演化的太空之眼。

中国空间站望远镜艺术构想图。图片来源：新华网

为什么要把望远镜放上天？

李然介绍，建造更大的望远镜是为了接收到更多的光，这样才能看到更暗的天体。但除了观察暗弱的天体，天文学家还想要把天体看得越来越清晰。

正是对未知的无限渴望，才让我们得以窥见更真实的宇宙。“科学家们在看宇宙的时候，也想分辨出来宇宙里的一些天体的结构。只有知道了它的结构，才能了解它的起源和演化。”李然说。

科学也并非一蹴而就。虽然科学家们很想建造更大的望远镜，但却发现，在地面上不管把望远镜建到多大，都很难非常清楚地在可见光的波段去分辨一些遥远天体的细节。

李然说，这是因为地球被包裹在一个100公里左右厚度的大气中，而大气处在不断抖动中。1946年，美国的天文学家莱曼·斯皮策第一次提出应该把望远镜放到大气层外的地球轨道上。直到1990年，美国宇航局终于把一个光学望远镜放到了轨道上，就是我们熟知的哈勃望远镜。

如何超越哈勃望远镜？

至今，哈勃望远镜已经工作32年了。随着我国空间站建设初具规模，是不是可以在空间站上建造一台望远镜，去探秘更深邃的星空？

哈勃望远镜 图源：NASA

李然透露，中国载人航天工程想要做的是在空间站轨道上放一台望远镜，其成像能力和哈勃望远镜类似，但它能够同时观察成千上万的星系。

“巡天望远镜是一台主径口径2米的望远镜，大小类似一辆大巴车。它收集光的镜面直径也是2米。”李然介绍说，巡天望远镜和空间站是共轨飞行的，距离还有点远。这是因为空间站很亮，且会抖动，易对望远镜稳定拍照造成影响。但巡天望远镜可以回到空间站，与它进行对接，更新、升级仪器。这台望远镜大概会在2023年前后投入运行。

李然透露，巡天望远镜在整个生命周期里要拍摄60万次照片，给超过40%的夜空区域拍照，这些图像会被数字化，供全世界的科学家进行研究。

巡天望远镜能让我们看到什么？

首先，现有的精测望远镜一般只能看到一两个星系，而巡天望远镜将可以看到成百上千个。很多看起来非常奇特的天体，甚至正在进行剧烈活动的星系，都逃不过巡天望远镜的“眼睛”。

其次，巡天望远镜视场面积很大，因此我们还将见到宇宙中最大结构的星系团。“巡天望远镜要试图去窥见宇宙中那些看不见的东西。”李然解释称，巡天望远镜将会观测一种叫做引力透镜的效应。它并不是一个真的透镜，而是把宇宙中的一些天体当成透镜来研究宇宙。

值得一提的是，巡天望远镜上搭载了非常厉害的巡天相机，将通过60万次的曝光，将三分之一的宇宙图像清晰地记录下来。

当然，丰富的精测仪器也是巡天望远镜的专属。“有的仪器可以帮我们去观察星系中的碳元素；有的仪器可以让我们去看有没有行星在围绕恒星转。”李然说，当这些精测仪器和巡天相机拍摄的图像结合到一起时，科学家们的研究范围将从一个小尺度拓展到一个大尺度，从地外行星，到恒星，再到星系，一直到对宇宙进行全景的了解。

那些“看不见”的物质，终将被看见。“在巡天望远镜运行后，我们将会迎来一个天文学的黄金时代。”李然期待这一天的到来。

来源：科普时报

作者：史诗

编辑：吴桐

审核：王飞

终审：陈磊