中國(guó)空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目簡(jiǎn)介

中國(guó)第一臺(tái)空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡(SpaceSolarTelescope)將于2018年后發(fā)射升空，對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)實(shí)行全波段和全連續(xù)觀測(cè)。中國(guó)"哈勃"望遠(yuǎn)鏡將使中國(guó)躋身世界天文研究強(qiáng)國(guó)行列。屆時(shí)，中國(guó)"哈勃"將被安裝在衛(wèi)星上，由長(zhǎng)征四號(hào)乙型火箭將其發(fā)射至太空，在距地750公里的太陽(yáng)同步圓形極軌上以始終指向太陽(yáng)的姿態(tài)運(yùn)行。在3年壽命期內(nèi)，實(shí)行24小時(shí)連續(xù)工作。

①主光學(xué)望遠(yuǎn)鏡(MOT)

*.主望遠(yuǎn)鏡口徑:100cm 在l4000 衍射極限分辨率:0.1&sup2，其他0.15²左右，焦比 3.5:1，視場(chǎng)2.8¢´1.5&cent，工作波長(zhǎng) 3900-6600 反折射系統(tǒng);等值焦距 38.5 M

* 濾光器 8通道，可調(diào)波長(zhǎng)系統(tǒng)，

工作波長(zhǎng)，3900-6600 ; 光譜分辨率 0.075(l5324)

濾光器工作環(huán)境 20±2°C; 體積 80(長(zhǎng))´80(寬)´25(高)cm3

* CCD: 2048´1024象元，14m/象元8個(gè)

空間分辨率 0.075²/pix和0.05²/pix兩種

* 望遠(yuǎn)鏡應(yīng)具有在±5²衛(wèi)星指向誤差的情況下，內(nèi)部指向精度達(dá)到±0.02²的裝置(相關(guān)跟蹤系統(tǒng))

②軟X射線望遠(yuǎn)鏡組:由4個(gè)口徑12cm的望遠(yuǎn)鏡組成。

③光學(xué)日冕儀(SOC):口徑為5cm，Lyot日冕儀，2048´2048 CCD，4²/象元。

④寬帶頻譜儀(WBS)

由三個(gè)譜帶組成:

A.軟X射線帶，2-30kev，64通道，每秒一次;

B.硬X射線帶，15-450kev，64通道，一秒一次，

C.g射線帶，0.3-14Mev，128通道，4秒一次。

⑤Ha和白光全日面望遠(yuǎn)鏡(HAT)

12cm物鏡的卡塞格林系統(tǒng)，其后光束分為兩路，一路采用0.5 帶寬Ha濾光器，形成全日面色球像;另一路成白光太陽(yáng)像，同時(shí)分別用2048´2048 CCD接受。

1²/象元。

⑥太陽(yáng)和行星際頻譜儀

由1米長(zhǎng)日極天線組成，頻率范圍是100KHz-60Mhz，測(cè)量園偏振度和流量

重量:2.0 T，有效載荷 ~1.2 T。

有效功耗:1200瓦

數(shù)據(jù)量(每天)35GB/day(未壓縮)

若用30Mb/秒速率轉(zhuǎn)送每天約需50分接收

通訊:遙測(cè)遙控S波段2200MHZ，4Kb/秒，

科學(xué)數(shù)據(jù)傳輸X波段，8200MHZ，60Mb/S

對(duì)日定向，三軸穩(wěn)定，衛(wèi)星指向精度:±5²(太陽(yáng)平面上)，±40²(黃極)，

穩(wěn)定性3″/秒，

軌道高:709KM，太陽(yáng)同步圓形極軌，總是指向太陽(yáng)，24小時(shí)連續(xù)工作

體積:5.0M(長(zhǎng))´2M(寬)´2M(高)

火箭:長(zhǎng)征4號(hào)B(CZ-4B)

壽命:3年

2018-2019年左右發(fā)射

太空無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)和航天高技術(shù)的極大發(fā)展使天文學(xué)進(jìn)入了空間天文的時(shí)代。抓住歷史機(jī)遇，充分利用我國(guó)航天技術(shù)的有利條件，充分發(fā)揮我國(guó)在太陽(yáng)磁場(chǎng)和速度場(chǎng)研究及設(shè)備研制中的創(chuàng)造性和領(lǐng)先地位，研制主鏡一米，達(dá)到衍射極限0.1²-0.15²的成像系統(tǒng)，結(jié)合我國(guó)發(fā)明的二維同時(shí)光譜儀，并配以0.5²的高分辨率軟X射線望遠(yuǎn)鏡以及寬帶頻譜儀等，在廣泛的光譜范圍和連續(xù)的時(shí)間演化上，以高空間分辨率為主要特色，以磁元探測(cè)為突破點(diǎn)，開(kāi)展太陽(yáng)瞬變和穩(wěn)定態(tài)磁流體動(dòng)力學(xué)的觀測(cè)和研究，實(shí)現(xiàn)空間探測(cè)和太陽(yáng)物理研究的重大突破，使我國(guó)的空間太陽(yáng)探測(cè)方面達(dá)到世界領(lǐng)先水平;在衛(wèi)星環(huán)境擾動(dòng)源和日地關(guān)系研究方面取得重要進(jìn)展，為空間天氣預(yù)報(bào)提供強(qiáng)有力手段;并為發(fā)展部分航天高技術(shù)(高分辨率成像系統(tǒng)、高精度姿態(tài)系統(tǒng)、相關(guān)跟蹤器、星敏感器、大容量存儲(chǔ)器等)做出重大貢獻(xiàn)。

有中國(guó)"哈勃"之稱的空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡是我國(guó)第一個(gè)正在研制的天文觀測(cè)衛(wèi)星，望遠(yuǎn)鏡口徑一米，衛(wèi)星總重量達(dá)兩噸，是目前世界上最大的熱光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，上面配有多種望遠(yuǎn)鏡。在中科院9日舉行的科技創(chuàng)新案例報(bào)告會(huì)上，國(guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)艾國(guó)祥院士在接受記者專訪時(shí)透露，我國(guó)將在"十一五"期間發(fā)射這臺(tái)空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡。艾國(guó)祥是國(guó)家科學(xué)工程項(xiàng)目"空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡"的首席科學(xué)家，早年他曾主持研制、發(fā)明了太陽(yáng)磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡、多通道濾光鏡、太陽(yáng)多通道望遠(yuǎn)鏡和兩維同時(shí)光譜儀等。艾國(guó)祥說(shuō)，中國(guó)幾年前開(kāi)始正式研制自己天文探測(cè)衛(wèi)星，其中，空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡作為衛(wèi)星的有效載荷，重量占衛(wèi)星總重量的65%，為1.2噸。

主要觀測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)

據(jù)艾國(guó)祥介紹，與美國(guó)"哈勃"以各種恒星為觀察對(duì)象不同的是，中國(guó)"哈勃"主要觀測(cè)太陽(yáng)活動(dòng)，對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)實(shí)行全波段和全連續(xù)觀測(cè)，研究太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)磁場(chǎng)變化、太陽(yáng)耀斑的積蓄和爆發(fā)過(guò)程、日冕物質(zhì)拋射、太陽(yáng)風(fēng)形成等多種太陽(yáng)物理現(xiàn)象，并為空間天氣預(yù)報(bào)積累數(shù)據(jù)。

躋身世界天文研究強(qiáng)國(guó)

據(jù)悉，中國(guó)"哈勃"由中國(guó)空間技術(shù)研究院和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)聯(lián)合研制。早在上世紀(jì)90年代初，國(guó)家天文臺(tái)即已開(kāi)始了太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡先期技術(shù)研究，已在關(guān)鍵技術(shù)上取得系列突破，并于2000年完成關(guān)鍵系統(tǒng)與部件的樣機(jī)研制，而中國(guó)空間技術(shù)研究院也已經(jīng)完成衛(wèi)星各系統(tǒng)研制規(guī)范編寫及衛(wèi)星總體方案的設(shè)計(jì)。目前遨游太空的空間望遠(yuǎn)鏡全部來(lái)自美國(guó)、日本以及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。這些"太空眼"使天文學(xué)家重新發(fā)現(xiàn)一個(gè)更為深邃、久遠(yuǎn)的宇宙。這臺(tái)"哈勃"望遠(yuǎn)鏡將使我國(guó)躋身世界天文研究強(qiáng)國(guó)行列。

1.美國(guó)天文學(xué)家哈勃

E·P·哈勃(EdwinPowellHubble，1889-1953)，美國(guó)天文學(xué)家。1923至1924年在威爾遜天文臺(tái)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)仙女座大星云的12顆造父變星，這一發(fā)現(xiàn)使哈勃成為星系天文學(xué)的奠基人。1926年，哈勃提出河外星系形態(tài)分類法，稱為"哈勃分類"，一直沿用到今天。1929年，哈勃提出越遠(yuǎn)的星系正以越快的速度飛馳而去，這被稱為"哈勃定律"。

2.哈勃太空望遠(yuǎn)鏡

美國(guó)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是一臺(tái)巨大的太空望遠(yuǎn)鏡。它在離地球表面580公里高空的軌道上運(yùn)行。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的重量令人難以置信，達(dá)到11噸。它的鏡面直徑達(dá)240厘米。1990年4月，美國(guó)航空航天局的航天飛機(jī)將它發(fā)射進(jìn)入太空。哈勃望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)射進(jìn)入太空后兩個(gè)月，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它提供的影像模糊不清，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡內(nèi)一個(gè)鏡頭的規(guī)格出了偏差。1994年，航天飛機(jī)上的宇航員對(duì)它作了糾正。

3.哈勃居功至偉

據(jù)2001年美國(guó)航空航天局提供的數(shù)據(jù)顯示，在長(zhǎng)達(dá)11年的孤獨(dú)太空旅行中，哈勃對(duì)13670個(gè)天體進(jìn)行了研究，完成了27.1萬(wàn)次單項(xiàng)觀測(cè)，并向地球發(fā)回了數(shù)萬(wàn)億字節(jié)的數(shù)據(jù)。這些信息為已發(fā)表的2600篇科學(xué)論文提供了依據(jù)。在哈勃的幫助下，人類加深了對(duì)星系形成的了解，大致確定了宇宙誕生的年齡(137億年)，增加了對(duì)恒星演化歷程的知識(shí)，并通過(guò)對(duì)遙遠(yuǎn)的類星體的研究，探察了宇宙的結(jié)構(gòu)。

4."哈勃"后代"韋伯"

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡將于21世紀(jì)之初完成其歷史使命。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡目前有了后代叫"詹姆斯-韋伯"太空望遠(yuǎn)鏡。"韋伯"太空望遠(yuǎn)鏡將有一個(gè)20英尺寬的主鏡，和一個(gè)大如網(wǎng)球比賽場(chǎng)的多層遮光罩。"韋伯"望遠(yuǎn)鏡價(jià)值8.248億美元。與"哈勃"望遠(yuǎn)鏡相比，"韋伯"太空望遠(yuǎn)鏡體積更大、功能更強(qiáng)大，具有紅外放大功能。"韋伯"望遠(yuǎn)鏡最終將停留在距離地球150萬(wàn)公里的高空軌道。一旦開(kāi)始工作之后，"韋伯"望遠(yuǎn)鏡較之僅僅圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的"哈勃"望遠(yuǎn)鏡而言將更容易選擇探測(cè)目標(biāo)。

中國(guó)自主研制的空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡將于2017年升空。

中國(guó)已自主研制成功首臺(tái)空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，并計(jì)劃于2017年射入太空。這臺(tái)中國(guó)造"哈勃"望遠(yuǎn)鏡近日通過(guò)了權(quán)威部門的驗(yàn)收。

據(jù)介紹，目前遨游太空的空間望遠(yuǎn)鏡全部來(lái)自美國(guó)、日本以及歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家。這些"太空眼"使天文學(xué)家得以發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更為深邃、久遠(yuǎn)的宇宙。中國(guó)造"哈勃"望遠(yuǎn)鏡將裝載在人造衛(wèi)星上，圍繞離地球約730公里的太陽(yáng)同步軌道運(yùn)行，設(shè)計(jì)運(yùn)行壽命為3年。它的主要科學(xué)任務(wù)是研究太陽(yáng)磁場(chǎng)、太陽(yáng)大氣的精細(xì)組成、太陽(yáng)耀斑，并提供太陽(yáng)活動(dòng)預(yù)報(bào)。

這一空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡外尺寸為5米×2米×2米，其主光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的口徑為1米，是迄今世界上口徑最大的空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡。它的"視力"遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了美國(guó)與歐空局聯(lián)合研制的空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡SOHO，對(duì)1.5億公里外太陽(yáng)表面的最高分辨率達(dá)到70公里。美國(guó)與日本、英國(guó)正在合作研制的SolarB空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，分辨率也只有它的1/2。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員金聲震說(shuō)，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)在2008年升空。當(dāng)2009年太陽(yáng)黑子大爆發(fā)時(shí)，它將是分辨率最高的空間儀器。隨著它的升空，加上中科院國(guó)家天文臺(tái)懷柔1GHz-8GHz射電觀測(cè)波段、南京大學(xué)紅外太陽(yáng)塔和云南撫仙湖紅外太陽(yáng)塔，我國(guó)將建成一個(gè)從地面到天空、從百米電波到伽瑪射線的全波段太陽(yáng)電磁輻射觀測(cè)網(wǎng)。

由于沒(méi)有大氣層的遮擋和地球引力等因素的影響，在太空可以全波段、全天候、全天時(shí)、全方位地觀測(cè)星空，靈敏度、分辨率高，無(wú)大氣抖動(dòng)、無(wú)散射光。迄今為止，人類共向太空發(fā)射了130臺(tái)空間望遠(yuǎn)鏡，仍然在軌運(yùn)行的有20多臺(tái)。其中最著名的美國(guó)哈勃望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)13.3米，直徑4.3米，是空間望遠(yuǎn)鏡中的全能冠軍。

太陽(yáng)觀測(cè)是空間觀測(cè)的重要組成部分。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，人類通過(guò)太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)衛(wèi)星、軌道太陽(yáng)觀測(cè)站等探測(cè)了太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、黑子周期、太陽(yáng)耀斑和太陽(yáng)質(zhì)子事件，監(jiān)測(cè)了太陽(yáng)發(fā)出的Ⅹ射線、紫外線和伽瑪射線輻射，取得了一系列探測(cè)成果。