中國空間太陽望遠鏡項目進展

中國自主研制的空間太陽望遠鏡將于2017年升空。

中國已自主研制成功首臺空間太陽望遠鏡，并計劃于2017年射入太空。這臺中國造"哈勃"望遠鏡近日通過了權威部門的驗收。

據(jù)介紹，目前遨游太空的空間望遠鏡全部來自美國、日本以及歐洲發(fā)達國家。這些"太空眼"使天文學家得以發(fā)現(xiàn)了一個更為深邃、久遠的宇宙。中國造"哈勃"望遠鏡將裝載在人造衛(wèi)星上，圍繞離地球約730公里的太陽同步軌道運行，設計運行壽命為3年。它的主要科學任務是研究太陽磁場、太陽大氣的精細組成、太陽耀斑，并提供太陽活動預報。

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

中國科學院國家天文臺研究員金聲震說，這臺望遠鏡預計在2008年升空。當2009年太陽黑子大爆發(fā)時，它將是分辨率最高的空間儀器。隨著它的升空，加上中科院國家天文臺懷柔1GHz-8GHz射電觀測波段、南京大學紅外太陽塔和云南撫仙湖紅外太陽塔，我國將建成一個從地面到天空、從百米電波到伽瑪射線的全波段太陽電磁輻射觀測網(wǎng)。

由于沒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、全方位地觀測星空，靈敏度、分辨率高，無大氣抖動、無散射光。迄今為止，人類共向太空發(fā)射了130臺空間望遠鏡，仍然在軌運行的有20多臺。其中最著名的美國哈勃望遠鏡長13.3米，直徑4.3米，是空間望遠鏡中的全能冠軍。

太陽觀測是空間觀測的重要組成部分。自20世紀60年代以來，人類通過太陽輻射監(jiān)測衛(wèi)星、軌道太陽觀測站等探測了太陽的結(jié)構、化學成分、黑子周期、太陽耀斑和太陽質(zhì)子事件，監(jiān)測了太陽發(fā)出的Ⅹ射線、紫外線和伽瑪射線輻射，取得了一系列探測成果。

1.美國天文學家哈勃

E·P·哈勃(EdwinPowellHubble，1889-1953)，美國天文學家。1923至1924年在威爾遜天文臺時，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.哈勃太空望遠鏡

美國哈勃太空望遠鏡是一臺巨大的太空望遠鏡。它在離地球表面580公里高空的軌道上運行。這臺望遠鏡的重量令人難以置信，達到11噸。它的鏡面直徑達240厘米。1990年4月，美國航空航天局的航天飛機將它發(fā)射進入太空。哈勃望遠鏡首次發(fā)射進入太空后兩個月，科學家們發(fā)現(xiàn)它提供的影像模糊不清，因為望遠鏡內(nèi)一個鏡頭的規(guī)格出了偏差。1994年，航天飛機上的宇航員對它作了糾正。

3.哈勃居功至偉

據(jù)2001年美國航空航天局提供的數(shù)據(jù)顯示，在長達11年的孤獨太空旅行中，哈勃對13670個天體進行了研究，完成了27.1萬次單項觀測，并向地球發(fā)回了數(shù)萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)。這些信息為已發(fā)表的2600篇科學論文提供了依據(jù)。在哈勃的幫助下，人類加深了對星系形成的了解，大致確定了宇宙誕生的年齡(137億年)，增加了對恒星演化歷程的知識，并通過對遙遠的類星體的研究，探察了宇宙的結(jié)構。

4."哈勃"后代"韋伯"

哈勃空間望遠鏡將于21世紀之初完成其歷史使命。哈勃太空望遠鏡目前有了后代叫"詹姆斯-韋伯"太空望遠鏡。"韋伯"太空望遠鏡將有一個20英尺寬的主鏡，和一個大如網(wǎng)球比賽場的多層遮光罩。"韋伯"望遠鏡價值8.248億美元。與"哈勃"望遠鏡相比，"韋伯"太空望遠鏡體積更大、功能更強大，具有紅外放大功能。"韋伯"望遠鏡最終將停留在距離地球150萬公里的高空軌道。一旦開始工作之后，"韋伯"望遠鏡較之僅僅圍繞地球運轉(zhuǎn)的"哈勃"望遠鏡而言將更容易選擇探測目標。

主要觀測太陽活動

據(jù)艾國祥介紹，與美國"哈勃"以各種恒星為觀察對象不同的是，中國"哈勃"主要觀測太陽活動，對太陽活動實行全波段和全連續(xù)觀測，研究太陽活動區(qū)磁場變化、太陽耀斑的積蓄和爆發(fā)過程、日冕物質(zhì)拋射、太陽風形成等多種太陽物理現(xiàn)象，并為空間天氣預報積累數(shù)據(jù)。

躋身世界天文研究強國

據(jù)悉，中國"哈勃"由中國空間技術研究院和中國科學院國家天文臺聯(lián)合研制。早在上世紀90年代初，國家天文臺即已開始了太陽望遠鏡先期技術研究，已在關鍵技術上取得系列突破，并于2000年完成關鍵系統(tǒng)與部件的樣機研制，而中國空間技術研究院也已經(jīng)完成衛(wèi)星各系統(tǒng)研制規(guī)范編寫及衛(wèi)星總體方案的設計。目前遨游太空的空間望遠鏡全部來自美國、日本以及歐洲發(fā)達國家。這些"太空眼"使天文學家重新發(fā)現(xiàn)一個更為深邃、久遠的宇宙。這臺"哈勃"望遠鏡將使我國躋身世界天文研究強國行列。

有中國"哈勃"之稱的空間太陽望遠鏡是我國第一個正在研制的天文觀測衛(wèi)星，望遠鏡口徑一米，衛(wèi)星總重量達兩噸，是目前世界上最大的熱光學望遠鏡，上面配有多種望遠鏡。在中科院9日舉行的科技創(chuàng)新案例報告會上，國家天文臺臺長艾國祥院士在接受記者專訪時透露，我國將在"十一五"期間發(fā)射這臺空間太陽望遠鏡。艾國祥是國家科學工程項目"空間太陽望遠鏡"的首席科學家，早年他曾主持研制、發(fā)明了太陽磁場望遠鏡、多通道濾光鏡、太陽多通道望遠鏡和兩維同時光譜儀等。艾國祥說，中國幾年前開始正式研制自己天文探測衛(wèi)星，其中，空間太陽望遠鏡作為衛(wèi)星的有效載荷，重量占衛(wèi)星總重量的65%，為1.2噸。

中國第一臺空間太陽望遠鏡(SpaceSolarTelescope)將于2018年后發(fā)射升空，對太陽活動實行全波段和全連續(xù)觀測。中國"哈勃"望遠鏡將使中國躋身世界天文研究強國行列。屆時，中國"哈勃"將被安裝在衛(wèi)星上，由長征四號乙型火箭將其發(fā)射至太空，在距地750公里的太陽同步圓形極軌上以始終指向太陽的姿態(tài)運行。在3年壽命期內(nèi)，實行24小時連續(xù)工作。

①主光學望遠鏡(MOT)

*.主望遠鏡口徑: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2.8¢´1.5&cent，工作波長 3900-6600 反折射系統(tǒng);等值焦距 38.5 M

* 濾光器 8通道，可調(diào)波長系統(tǒng)，

工作波長，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)´80(寬)´25(高)cm3

* CCD: 2048´1024象元，14m/象元8個

空間分辨率 0.075²/pix和0.05²/pix兩種

* 望遠鏡應具有在±5²衛(wèi)星指向誤差的情況下，內(nèi)部指向精度達到±0.02²的裝置(相關跟蹤系統(tǒng))

②軟X射線望遠鏡組:由4個口徑12cm的望遠鏡組成。

③光學日冕儀(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;另一路成白光太陽像，同時分別用2048´2048 CCD接受。

1²/象元。

⑥太陽和行星際頻譜儀

由1米長日極天線組成，頻率范圍是100KHz-60Mhz，測量園偏振度和流量

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:遙測遙控S波段2200MHZ，4Kb/秒，

科學數(shù)據(jù)傳輸X波段，8200MHZ，60Mb/S

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

穩(wěn)定性3″/秒，

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

體積:5.0M(長)´2M(寬)´2M(高)

火箭:長征4號B(CZ-4B)

壽命:3年

2018-2019年左右發(fā)射

太空無與倫比的優(yōu)勢和航天高技術的極大發(fā)展使天文學進入了空間天文的時代。抓住歷史機遇，充分利用我國航天技術的有利條件，充分發(fā)揮我國在太陽磁場和速度場研究及設備研制中的創(chuàng)造性和領先地位，研制主鏡一米，達到衍射極限0.1²-0.15²的成像系統(tǒng)，結(jié)合我國發(fā)明的二維同時光譜儀，并配以0.5²的高分辨率軟X射線望遠鏡以及寬帶頻譜儀等，在廣泛的光譜范圍和連續(xù)的時間演化上，以高空間分辨率為主要特色，以磁元探測為突破點，開展太陽瞬變和穩(wěn)定態(tài)磁流體動力學的觀測和研究，實現(xiàn)空間探測和太陽物理研究的重大突破，使我國的空間太陽探測方面達到世界領先水平;在衛(wèi)星環(huán)境擾動源和日地關系研究方面取得重要進展，為空間天氣預報提供強有力手段;并為發(fā)展部分航天高技術(高分辨率成像系統(tǒng)、高精度姿態(tài)系統(tǒng)、相關跟蹤器、星敏感器、大容量存儲器等)做出重大貢獻。