测微准直望远镜

中国国家重大科学工程——大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(英文简称LAMOST)中新社记者 孙自法/摄 　　新华网北京6月4日电 (记者 俞铮 王爱华) 24块造价昂贵的六边形反射镜，像被“上帝之手”操控，任意变幻镜面形状 每块对角径1.1米、厚25毫米的镜面，竟也能神奇地凹凸变形。这是世界上最强大光谱巡天望远镜的核心组件，采用的是中国人开创、全球独一无二的镜面自动拼接兼具变形高难度技术。 　　总面积20平方米的巨大反射镜自动拼接、变形的目的，是为了精确指向不同高度或位置的天体，配合50米长的钢筋混凝土巨型“镜筒”以及另一端同样拼接而成的30平方米主镜，这个建在距北京城东北170公里一座山上的超级望远镜即将开始对浩瀚星空进行“户口普查”。 　　中国科学院国家天文台兴隆观测基地的“大天区面积光纤光谱天文望远镜”4日通过了国家验收。 　　耗资2.35亿元人民币、貌似导弹发射架的这座超级望远镜，最高处超过15层楼，由口径3.6米的反射施密特改正镜、口径4.9米的球面主镜和焦面组成光学系统。成像的焦面上装着4000根可自动定位的光纤，连接16台光谱仪实时记录数据。望远镜每次夜间观测1.5小时，最多可获得4000条天体光谱。 　　300多年前牛顿偶然发现太阳光被三棱镜散解成有色光，启发后人用光波谱线确定物质的化学组成。光谱也是天文学家读懂不同天体化学组成、密度、大气、磁场信息的钥匙。人类成像巡天活动记下数百亿天文目标，仅万分之一已测过光谱。绝大多数遥远天体，依然是“知其然而不知其所以然”。 　　超级望远镜项目总工程师崔向群在接受新华社记者专访时说：“未来3到5年，科学家将用它获得2.4万平方度范围内250万颗恒星、250万个星系、150万个亮红星系、100万个类星体的光谱数据。” 　　伽利略率先制成了天文望远镜，此后无数望远镜观天400年。中国的这项天文观测计划雄心勃勃，旨在深入认识暗物质、暗能量、星系形成和演化。 　　崔向群说：“在同一块大镜面上采用可变形薄镜面主动光学技术和拼接镜面主动光学技术，在一个光学系统中同时采用两块大的拼接镜面，4000根光纤高精度控制定位，都是世界首创。” 　　这些首创技术一举解决了大视场望远镜兼具大口径的世界级难题。此前中国最大的光学望远镜口径为2.16米，同样矗立在兴隆基地，也用于光谱观测。 　　国际主动光学技术权威雷威尔逊评价：“中国的新设备是主动光学技术最先进和雄心勃勃的应用。” 　　新设备已进行了4次试观测，每次得到3600条光谱。崔向群说：“试观测结果令人满意，但设备仍需调试。好比每次都能准确打到靶子，不过还没打中10环。” 　　望远镜正式运行6年后，有望获取至少1000万条天体光谱数据。所有数据，将与国际科学界共享。 　　美国著名天文学家理查德埃里斯说：“一架大口径天文望远镜是人类文明进步的最好例子，看到了这个新家伙，我们才知道中国人都做成了些什么。” 　　中国人还打算在南极架一台新的超级望远镜，那里观测范围更大、条件更好。

1992年，我国一位天文学家在《自然杂志》上发表了4篇文章探讨当时天文科学的发展，在这组文章的最后一节，他对我国天文设备建设提出了几则设想。3年后，他重读这4篇文章，在手稿中写道“……觉得好像是一个跳伞者，伞已经在空中张起，眼睛盯着目的地但却还没有落到实地。像一支音乐停在接近尾声的一个休止符上。”　　这位天文学家，就是1980年当选中国科学院学部委员（院士），历任北京天文台研究员、台长、名誉台长，为天文事业整整奋斗了70年的王绶琯，而他在手稿中提到的，使这段“停在接近尾声的一个休止符上”的音乐成为一段完整乐章的办法，则是建造大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜——郭守敬望远镜（LAMOST）。　　作为我国自主创新的、世界上口径最大的大视场兼大口径及光谱获取率最高的望远镜，LAMOST与王绶琯的渊源要追溯到20世纪80年代。当时我国正值现代天文学的第二次重建，“五台四校一厂”的学科基地已经立稳脚跟；天文实测条件正从“基本为零”转变为“最最起码的水平”；一批中青年天文人才这时已崭露头角。王绶琯惊喜地发现，这样的人与物的基础，虽然还很薄弱，但只需进一步巩固、完善，便能发起一次“前哨战”，在天文“主战场”上，开拓前沿，取得突破。　　当时的天文学界存在一个困扰了研究者们多年的难题，即望远镜的大口径和大视场无法兼得。大视场是指望远镜可观测到的星空的面积足够大，这样就可以同时观测更多的星星。大口径是指望远镜镜面的直径大，这样就可以观测到足够暗的星体。　　在此前使用的三种常规光学望远镜中，折射望远镜具有较宽的视野，但它的镜片不能做大；反射式望远镜可以把镜片做大，获得大口径，但是它能够观测的范围比较小，无法获得大视场；折反射望远镜能够获得大视场，但由于它的折射镜片太复杂，无法做大，因此不能同时获得大口径。　　如何解决大口径与大视场“鱼与熊掌不可兼得”的问题？这一困惑摆在了国内外所有天文学家的面前。　　20世纪80年代的一个夜晚，在从宁波驶向舟山的船上，王绶琯与当时都还是青年科学家的陈建生院士和苏定强院士一道，讨论我国下一步的天文设备建设。他们想到，想要在我国天文学方面做“有米之炊”，是不是要考虑“做个什么东西”，解决这个“鱼与熊掌不可兼得”的问题。　　在这次被王绶琯称作“海舟夜话”的谈话结束后不久，他们便把目标定在配置多根光学纤维的“大天区面积大规模光谱”的开拓上。接着是LAMOST建设方案探讨，从陈建生主持的“150/220厘米中国施密特望远镜”的论证，到苏定强设计的“子午装置—焦面跟踪”的施密特型望远镜，再到最终LAMOST方案形成时苏定强“主动反射板”画龙点睛的一笔，LAMOST建设方案先后经过多次学术讨论，三易蓝图。　　1993年4月，以王绶琯、苏定强为首的研究集体提出LAMOST项目，并建议将其作为中国天文重大观测设备列入“九五”期间国家重大科学工程计划。　　1994年7月，两位青年科学家褚耀泉、崔向群在英国的一次国际会议上报告了LAMOST建设方案，引起了强烈反响。　　从诞生于海舟中的一个想法到国际会议上使同行们兴奋的方案，王绶琯参与见证了LAMOST的成长史。1995年，他在论文中回忆道，“LAMOST方案的思考和建构，反复历经十年。参加的同志前后近二十人，参加者从不同专业、不同研究领域出发，切磋琢磨、求同存异，蜿蜿蜒蜒把力气汇聚到了共同点。正因为参加者的出发点不同，就有了集思广益。而参加者从不同出发点走向目标，不同思想、不同方法在同时前进中磕弹转并，就有了各自的蜿蜒曲折。”　　1996年7月，国家科技领导小组决策启动国家重大科学工程计划，LAMOST列入首批启动项目；2001年8月，LAMOST项目批准开工建设，2008年8月全部项目建设任务完成；2008年10月16日在国家天文台兴隆观测基地举行LAMOST落成典礼，2009年6月LAMOST项目顺利通过国家验收。　　近年来，一系列天文学领域的新研究发现不断刷新着人们对于宇宙的认知：在银河系中发现一颗恒星级黑洞；为银河系重新画像，发现银河系比原来认识的增大了一倍；改写银河系晕的面貌，精确称量出银河系的“体重”；发现一颗目前人类已知锂元素丰度最高的恒星；通过监测恒星“心电图”发现绝大多数富锂巨星的“真身”是红团簇星；发现类太阳恒星经过氦闪普遍可以产生锂元素的机制；获取了大样本恒星年龄信息，揭示银河系“成长史”……在这些发现的背后，都少不了LAMOST的参与，它已经成为天文学家们亲密无间的“合作伙伴”。　　截至2022年9月，LAMOST已运行11年，共发布了约2000万条光谱数据。每天夜晚，LAMOST都在华北大地上仰望星空。而在浩瀚宇宙中，被命名为“王绶琯星”的小行星也正熠熠生辉。

红外暗云是一种超低温（绝对零度以上10-30度）、冷暗致密的星际物质聚合体，是恒星形成和星际化学演化的主要场所，包含了这些过程的最重要原初状态信息。与此相关的许多重要前沿问题一直是国际学术领域关注的热点，特别是大质量恒星形成区域的化学演化时标及其与大质量恒星形成的关系，至今依然没有结论。来自中国科学院国家天文台、上海天文台等多个单位的研究人员组成的研究团队，针对该领域的主要科学问题，使用65米天马望远镜，开展了大样本的分子谱线观测研究，扩大了红外暗云的探测样本；综合天体化学模拟和观测数据，有效确定了红外暗云的化学演化时标等信息。该样本包含了银河系内的几十个红外暗云，观测波段是天马望远镜的K波段（18-26.5 GHz），主要探测的目标谱线是三条具有很强化学表征性的分子探针——氨分子（NH3）、硫化双碳（CCS）和氰基乙炔（HC3N）。碳链分子和含氮分子可以敏感地示踪冷暗气体的化学演化时标，利用氨分子的超精细反转跃迁还能测定目标天体的气体温度[1]。CCS是用于标定极早期冷暗气体的重要化学成分，此前历史上所有观测仅在8个红外暗云中探测到了CCS。而该研究工作则一次性得到了15个新增的探测结果，使得CCS红外暗云样本从8个增加到23个，大大增强了红外暗云中碳链分子和含氮分子的统计学意义。天马望远镜可长期稳定工作，且相较于此前的观测整体上具有更高灵敏度，从而为探测结果提供了有力保障。该工作进一步通过天体化学数值模拟，并与观测数据进行比对，有效确定了红外暗云的化学演化时标。结果显示，碳链-含氮分子的丰度比值，能够很好示踪红外暗云的化学演化。特别是具有CCS探测率的暗云，它们的演化年龄仅为20万年甚至更早，相对于较为成熟的恒星形成云核，它们极为年轻。然而这些暗云团块却已经具有了较高的面密度，这说明年轻的团块中稠密气体的聚集程度已相当可观。图1：在红外暗云SDC18.787-0.286探测到的各条谱线，背景为红外波段（WISE天文卫星在3.5-22微米波长范围内的公开数据）图像, 黄色圆圈表示天马望远镜的波束[2]覆盖范围。（右）红外暗云化学模型预言的分子含量比例演化趋势（带箭头的曲线）与观测数值的比对。不同颜色曲线代表不同的环境气体密度，节点数字标记了演化年龄（年），灰色数据点为前人观测，黑色方块为本次研究工作获得CCS新探测数据的样本点。从图中可以看出，化学模型的预言与数据点符合较好，对这些暗云的演化年龄给出了明确标定。该研究工作第一作者为中科院国家天文台李菂、吴京文研究员团组的博士生谢津津。国台陈龙飞博士和任致远博士共同分析观测数据并分别提供了化学模型和氨分子温度测量模型。这项工作已经被《中国科学：物理学 力学 天文学》接收（预印本：arXiv:2103.12985）。国家天文科学数据中心为天文观测设备和研究计划提供数据与技术服务。注1：氨分子（NH3）被认为是星际介质的灵敏温度计。由国家天文台博士研究生王珅、任致远和李菂研究员开发的氨分子超精细谱线温度算法（HFGR），能够准确利用超精细结构的积分强度来计算分子云的气体旋转温度和热力学温度。与传统的利用氨分子计算气体温度的方法相比，HFGR算法只依赖于观测得到的谱线强度比，能够避免线宽和不透明度在谱线拟合时所造成的不确定性，因此对于更大范围的参数更加稳定和可靠。该算法已经发表于英国皇家天文学月报（MNRAS, 2020, 499:4432）注2：射电望远镜的波束，指望远镜主轴方向接收天空射电辐射的立体角范围，对应采集到天空图像的角分辨率。

2018年建成，我国承担光学系统等关键技术研制 (图片来源：美国物理学家组织网) 　　据美国媒体1月13日晨报道，中国成为全球最大天文望远镜的建造者之一，将承担这台巨大的望远镜的光学系统、激光引导星系统和科学仪器系统等关键技术研制任务。 　　项目由中、美、日、加、印五国合作。这直径30米的望远镜预计在2018年建成，造价约10亿美元。 　　报道指出，这是中国首次在国际上参与此类天文研究项目。 　　5国合作 中国出资1亿美元 　　几年前，美国与加拿大就计划在夏威夷大岛(Big Island)的莫纳克亚山(Mauna Kea)山顶上建造一台直径30米的天文望远镜。2009年时，中国成为这个项目的观察员，印度在次年加入，现在两国都成为该项目的合作方。 　　报道称，如今这项计划由中、美、日、加、印五国合作，领军机构是美国加州大学圣塔芭芭拉分校和加州理工大学。 　　目前，望远镜的设计工作已由美方完成，参与这一项目的各国已开始筹措建设资金。报道称，中国将出资10%，即1亿美元。 　　报道指出，望远镜建成后，各参与国家科学家观测时间的长短取决于该国出资的多少。 　　美联社指出，近年来，中国在航空航天领域奋起直追，不过在天文观测方面依然落后。 　　中国科学院国家天文台天体物理学教授、30米望远镜项目科学家毛淑德表示，参与这个项目对中国来说是一个飞越。 　　据悉，中国将承担该望远镜的光学系统、激光引导星系统和科学仪器系统等关键技术研制任务。 　　背景链接 　　这台巨大的天文望远镜计划用来观测宇宙中暗物质，它的灵敏度将比哈勃太空望远镜高一百多倍，清晰度也是哈勃的十几倍，能够捕捉到130亿光年外的宇宙景象。 　　这台直径30米的天文望远镜选址在夏威夷大岛是因为当地海拔在4000米以上，大气相对稀薄，且无光线干扰，是建造大型天文望远镜的理想之地。

近日，美国宇航局（NASA）詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）团队宣布，望远镜上的“眼睛”NIRSpec（近红外光谱仪）已经完成校准，并开始获取首批科学数据。这可以说是个非常重要的里程碑，因为受新冠肺炎疫情等诸多因素影响，NASA 始终在以精简的方式推动 JWST 的发射和部署。在正式启动 JWST 之前，NASA 必须通过 17 种仪器“模式”的测试，而校准 NIRSpec 是其中的第 10 个模式，超过了总数的一半。JWST 团队表示：“最近确认的 NIRSpec 目标获取能力，将使 NIRSpec 团队为我们进行最后的调试活动做好准备。我们迫不及待地想在今年夏天看到 NIRSpec 进行的首次科学观测！”事实上，根据该机构发布的消息，该团队已经开始获取部分科学数据。按照预期计划，NASA 可能会在 7 月 12 日公布 JWST 拍摄到的第一张星际图像。JWST 主要有四个关键组件，每个组件都有助于该机构概述的 17 种模式。值得注意的是，几乎所有这些模式都依赖于某种类型的红外光探测，这意味着它们可以研究人类肉眼看不到的电磁波谱。JWST 团队解释称:“研究不同波长的光的强度或亮度，可以提供关于宇宙中各种物质的关键信息。从遥远恒星周围的太阳系外行星，到宇宙边缘模糊的星系，以及我们太阳系中的天体，都是如此。”JWST 上最重要的仪器可能是近红外摄像头 (NIRCam)。NIRCam 将在探测宇宙和成像时至关重要。美国航空航天巨头洛克希德・马丁公司的空间科学和仪器总监艾莉森・诺特 (Alison Nordt) 解释说:“如果 NIRCam 出现故障，望远镜也就无法进行观测。”第二个关键组件是中红外仪器 (MIRI)，它由摄像头和光谱仪组成，用于探测中红外电磁区域光线照射下的物体。此外，这个组件中还有近红外成像仪和无缝隙光谱仪 (NIRISS)，后者基本上是个系外行星搜寻机器。在 JWST 上，还配有导航系统，也就是精细制导传感器，它可以帮助确定瞄准范围，不会让光纤“迷路”。最后，就是 NASA 最新完成测试的明近红外光谱仪。JWST 团队解释称，近红外光谱仪是韦伯望远镜上的一种仪器，可以在近红外波段观测天体物理和行星物体的光谱。换句话说，它的工作是检查在近红外区域发光的太空现象，但不仅仅是成像这些物体，它还可以研究它们的化学成分。在目标捕获方面，JWST 团队表示，NIRSpec 有个重要的反射镜，可以在望远镜探索时将宇宙目标放置在合适的位置。这至关重要，因为这样的信息有助于 NIRSpec 光谱仪知道去哪里寻找目标。这面反射镜有两种方式实现上述功能，即宽孔径目标捕获 (WATA) 和基于微快门组件的目标捕获 (MSATA)。JWST 团队表示，在测试过程中，WATA 的表现“非常出色”，而 MSATA 也取得了不错的进展，对我们来说幸运的是，这两次成功都为我们提供了令人惊叹的宇宙图像。此外，对于 MSATA, JWST 团队来说，这种测试方法很难使用。它要求在设备快门宽度的十分之一范围内对 iNIRSpec 科学光谱强度进行适当的估计。这是非常精确的。研究小组说，从 150 公里外看，它的大小和大黄蜂差不多，只有 1.5 厘米。现在，NASA 已经成功地完成了多项部署任务，在我们期待已久的 7 月 12 日到来之前，还有 7 种模式需要测试。

题注：韦布通过将冷却至极低温的大口径太空望远镜(预计是斯皮策红外天文望远镜的50倍灵敏度和7倍的角分辨率)和先进的红外探测器工艺相结合，带来了科学能力的巨大进步。它将为以下四个科学任务做出重要贡献：1. 发现宇宙的“光”；2. 星系的集合，恒星形成的历史，黑洞的生长，重元素的产生；3. 恒星和行星系统是如何形成的；4. 行星系统和生命条件的演化。而这一切，都离不开部署在韦布上的先进的红外探测器阵列！ ============================================================近日，NASA公布了“鸽王”詹姆斯韦布望远镜拍摄的一张照片！ 图1. 韦布拍的一张照片，图源：NASA 什么鬼？！这台花费百亿美金的望远镜有点散光啊… … 怕不是在逗我玩呢吧… … 别急，这确实是韦布望远镜用它的近红外相机(NIRCam)拍的一张照片。确切来说，这只是一张马赛克拼图的中间部分。上面一共18个亮点，每个亮点都是北斗七星附近的同一颗恒星。因为韦布的主镜由18块正六边形镜片拼接而成，之前为了能够塞进火箭狭窄的“货舱”发射升空，韦布连主镜片都折叠了起来，直到不久前才完全展开。但这些主镜片还没有对齐，于是便有了首张照片上那18个看似随机分布散斑亮点。对于韦布团队的工程师而言，这张照片可以指导他们接下来对每一块主镜片作精细调整，直到这18个亮点合而为一，聚成一个清晰的恒星影像为止。想看韦布拍摄的清晰版太空美图，我们还要再耐心等几个月才行。小编觉得，大概到今年夏天，就差不多了吧。=============================================================================中红外仪器MIRI如果把韦布网球场般大小的主反射镜，比作人类窥探宇宙的“红外之眼”的晶状体的话，韦布携带的中红外仪器，可以说就是这颗“红外之眼”的视网膜了。今天，小编要带大家了解的，就是韦布得以超越哈勃望远镜的核心设备——中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument)。图2. 韦布望远镜的主要子系统和组件，中红外仪器MIRI位于集成科学仪器模组(ISIM)。原图来源：NASA如图2所示，韦布望远镜的主、副镜片经过精细调整和校准后，收集来自遥远太空的星光，并将其导引至集成科学仪器模组(ISIM)进行分析。ISIM包含以下四种仪器：l 中红外仪器(MIRI)l 近红外光谱仪 (NIRSpec)l 近红外相机 (NIRCam)l 精细导引传感器/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (FGS-NIRISS)其中，最引人注目的，便是韦布望远镜的中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument) 。MIRI包含一个中红外成像相机和数个中红外光谱仪，可以看到电磁光谱中红外区域的光，这个波长比我们肉眼看到的要长。 图3. MIRI 将工作在 5 至 28 微米的中远红外波长范围。图源：NASAMIRI 的观测涵盖 5 至 28 微米的中红外波长范围(图3)。 它灵敏的探测器将使其能够看到遥远的星系，新形成的恒星，以及柯伊伯带中的彗星及其他物体的微弱的红移光。 MIRI 的红外相机，将提供宽视场、宽谱带的成像，它将继承哈勃望远镜举世瞩目的成就，继续在红外波段拍摄令人惊叹的天文摄影。 所启用的中等分辨率光谱仪，有能力观察到遥远天体新的物理细节(如可能获取的地外行星大气红外光谱特征)。MIRI 为中红外波段天文观测提供了四种基本功能：1. 中红外相机：使用覆盖 5.6 μm 至 25.5μm 波长范围的 9 个宽带滤光片获得成像；2. 低分辨光谱仪：通过 5 至 12 μm 的低光谱分辨率模式获得光谱，包括有狭缝和无狭缝选项，3. 中分辨光谱仪：通过 4.9 μm 至 28.8 μm 的能量积分单元，获得中等分辨率光谱；4. 中红外日冕仪：包含一个Lyot滤光器和三个4象限相位掩模日冕仪，均针对中红外光谱区域进行了优化。韦布的MIRI是由欧洲天文科研机构和美国加州喷气推进实验室 (JPL) 联合开发的。 MIRI在欧洲的首席研究员是 Gillian Wright(英国天文技术中心)，在美国的首席研究员是 George Rieke(亚利桑那大学)。 MIRI 仪器科学家，是 英国天文技术中心 的 Alistair Glasse 和 喷气推进实验室 的 Michael Ressler。 ===============================================================================深入了解MIRI的技术细节 图4. 集成科学仪器模组(ISIM)的三大区域在韦布上的位置。图源：NASA 将四种主要仪器和众多子系统集成到一个有效载荷 ISIM 中是一项艰巨的工作。 为了简化集成，工程师将 ISIM 划分为三个区域(如图4)： “区域 1” 是低温仪器模块，MIRI探测器就包含在其中。这部分区域将探测器冷却到 39 K，这是必要的最初阶段的冷却目标，以便航天器自身的热量，不会干扰从遥远的宇宙探测到的红外光(也是一种热量辐射)。ISIM和光学望远镜(OTE)热管理子系统提供被动冷却，而使探测器变得更冷，则需使用其他方式。“区域 2” 是ISIM电子模块，它为电子控制设备提供安装接口和较温暖的工作环境。“区域 3”，位于航天器总线系统内，是 ISIM 命令和数据处理子系统，具有集成的 ISIM 飞行控制软件，以及 MIRI 创新的低温主动冷却器压缩机(CCA)和控制电子设备(CCE)。 图5. MIRI整体构成及各子系统所处的区域。图源：NASA图5示出了MIRI的整体构成及其子系统在韦布三大区域中的分布情况。包含成像相机，光谱仪，日冕仪的光学模块 (OM) 位于集成科学仪器模块 (ISIM) 内，工作温度为 40K。 OM 和焦平面模块 (FPM) 通过基于脉冲管的机械主动冷却器降低温度，航天器中的压缩机 (CCA) ，控制电子设备 (CCE) 和制冷剂管线 (RLDA) 将冷却气体(氦气)带到 OM 附近实现主动制冷。仪器的机械位移，由仪器控制电子设备 (ICE) 控制，焦平面的精细位置调整，由焦平面电子设备 (FPE) 操作，两者都位于上述放置在 ISIM 附近的较温暖的“区域 2”中。 图6. ISIM低温区域1(安装于主镜背后)中的MIRI结构设计及四个核心功能模块的位置。原图来源：NASA MIRI光模块由欧洲科学家设计和建造。来自望远镜的红外辐射通过输入光学器件和校准结构进入，并在焦平面(仪器内)在中红外成像仪(还携带有低分辨率光谱仪和日冕仪)和中等分辨率光谱仪之间分光。经过滤光，或通过光谱分光，最终将其汇聚到探测器阵列上(如图6)。 探测器是吸收光子并最终转换为可测量的电压信号的器件。每台光谱仪或成像仪都有自己的探测器阵列。韦布需要极其灵敏的，大面积的探测器阵列，来探测来自遥远星系，恒星，和行星的微弱光子。韦布通过扩展红外探测器的先进技术，生产出比前代产品噪音更低，尺寸更大，寿命更长的探测器阵列。 图7. (左)韦布望远镜近红外相机 (NIRCam) 的碲镉汞探测器阵列，(右)MIRI 的红外探测器(绿色)安装在一个被称为焦平面模块的块状结构中，这是一块1024x1024 像素的砷掺杂硅像素阵列(100万像素)。图源：NASA。 韦布使用了两种不同材料类型的探测器。如图7所示，左图是用于探测 0.6 - 5 μm波段的近红外碲镉汞(缩写为 HgCdTe或MCT)“H2RG”探测器，右图是用于探测5 - 28 μm波段的中红外掺砷硅(缩写为 Si:As)探测器。 近红外探测器由加利福尼亚州的 Teledyne Imaging Sensors 制造。 “H2RG”是 Teledyne 产品线的名称。中红外探测器，由同样位于加利福尼亚的 Raytheon Vision Systems 制造。每个韦布“H2RG”近红外碲镉汞探测器阵列，有大约 400 万个像素。每个中红外掺砷硅探测器，大约有 100 万个像素。(小编点评：以单像素碲镉汞探测器的现有市场价格计算，一块韦布碲镉汞探测器阵列的价格就要四十亿美金！！！为了拓展人类天文知识的边界，韦布这回真是不计血本啊！) 碲镉汞是一种非常有趣的材料。 通过改变汞与镉的比例，可以调整材料以感应更长或更短波长的光子。韦布团队利用这一点，制造了两种汞-镉-碲化物成分构成的探测器阵列：一种在 0.6 - 2.5 μm范围内的汞比例较低，另一种在 0.6 - 5 μm范围内的汞含量较高。这具有许多优点，包括可以定制每个 NIRCam 检测器，以在将要使用的特定波长上实现峰值性能。表 1 显示了韦布仪器中包含的每种类型探测器的数量。 表1. 韦布望远镜上的光电探测器，其中MIRI包含三块砷掺杂的硅探测器，一块用于中红外相机和低分辨光谱仪，另外两块用于中分辨光谱仪。来源：NASA而MIRI 的核心中红外探测功能，则是由三块砷掺杂的硅探测器(Si:As)阵列提供。其中，中红外相机模块提供宽视场，宽光谱的图像，光谱仪模块在比成像仪更小的视场内，提供中等分辨率光谱。MIRI 的标称工作温度为7K，如前文所述，使用热管理子系统提供的被动冷却技术无法达到这种温度水平。因此，韦布携带了创新的主动双级“低温冷却器”，专门用于冷却 MIRI的红外探测器。脉冲管预冷器将仪器降至18K，再通过Joule-Thomson Loop热交换器将其降至7K目标温度。 韦布红外探测器工艺及架构 图8. 韦布太空望远镜使用的红外探测器结构。探测器阵列层(HgCdTe 或 Si:As)吸收光子并将其转换为单个像素的电信号。铟互连结构将探测器阵列层中的像素连接到 ROIC(读出电路)。ROIC包含一个硅基集成电路芯片，可将超过 100万像素的信号，转换成低速编码信号并输出，以供进一步的处理。图源：Teledyne Imaging Sensors 韦布上的所有光电探测器，都具有相同的三明治架构(如上图)。三明治由三个部分组成：(1) 一层半导体红外探测器阵列层，(2) 一层铟互连结构，将探测器阵列层中的每个像素连接到读出电路阵列，以及 (3) 硅基读出集成电路 (ROIC)，使数百万像素的并行信号降至低速编码信号并输出。红外探测器层和硅基ROIC芯片是独立制备的，这种独立制造工艺允许对过程中的每个组件进行仔细调整，以适应不同的红外半导体材料(HgCdTe 或 Si:As)。铟是一种软金属，在稍微施加压力下会变形，从而在探测器层的每个像素和 ROIC阵列之间形成一个冷焊点。为了增加机械强度，探测器供应商会在“冷焊”工艺后段，在铟互连结构层注入流动性高，低粘度的环氧树脂，固化后的环氧树脂提高了上下层的机械连接强度。 韦布的探测器如何工作？与大多数光电探测器类似，韦布探测器的工作原理在近红外 HgCdTe 探测器和中红外 Si:As 探测器中是相同的：入射光子被半导体材料吸收，产生移动的电子空穴对。它们在内置和外加电场的影响下移动，直到它们找到可以存储的地方。韦布的探测器有一个特点，即在被重置之前，可以多次读取探测器阵列中的像素，这样做有好几个好处。例如，与只进行一次读取相比，可以将多个非重置性读取平均在一起，以减少像素噪声。另一个优点是，通过使用同一像素的多个样本，可以看到信号电平的“跳跃”，这是宇宙射线干扰像素的迹象。一旦知道宇宙射线干扰了像素，就可以在传回地球的信号后处理中，应用校正来恢复受影响的像素，从而保留其观测的科学价值。 对韦布探测器感兴趣的同学们，下面的专业文献，可供继续学习。有关红外天文探测器的一般介绍，请参阅Rieke, G.H. 2007, "Infrared Detector Arrays for Astronomy", Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol. 45, pp. 77-115有关候选 NIRSpec 探测器科学性能的概述，请参阅Rauscher, B.J. et al. 2014, "New and BetterDetectors for the Webb Near-Infrared Spectrograph", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol 126, pp. 739-749有关韦布探测器的一般介绍，请参阅Rauscher, B.J. "An Overview of Detectors (with a digression on reference pixels)" 参考资源:[1]. 亚利桑那大学关于MIRI的介绍网页. http://ircamera.as.arizona.edu/MIRI/index.htm[2]. Space Telescope Science Institute 关于MIRI的技术网页 https://www.stsci.edu/jwst/instrumentation/instruments[3]. 韦布的创新制冷设备介绍 https://www.jwst.nasa.gov/content/about/innovations/cryocooler.html

据英国《新科学家》杂志网站19日报道，詹姆斯韦布空间望远镜近日发布了其拍摄的首张火星红外图像，捕获了整颗行星的大气数据，这将帮助天文学家识别以前仪器无法识别的现象和气体，更好地了解火星的大气层。韦布发布的图像用两种不同的红外波长显示了火星东半球的图像。波长较短的部分是火星反射太阳光得到的结果，显示了可见光图像中常见的行星表面特征；波长较长的部分则显示了火星表面和大气散发的热量，以及大气中二氧化碳浓度的信息。美国国家航空航天局戈达德航天飞行中心的杰罗尼莫维拉努埃娃指出，韦布空间望远镜很难对像火星这样的近距离行星成像，因为它本身被设计用来探测非常遥远、微弱的天体。火星反射的太阳光使韦布太空望远镜的探测器过载，因此他们不得不采取短时间曝光，仅从探测器中采集部分光线的方式来采样。尽管韦布望远镜发布的第一张火星图像和光谱没有揭示有关火星的新信息，也没有识别出尘埃、地表岩石和大气特征（如水和二氧化碳），但它证明，韦布望远镜确实收集到了其他望远镜无法收集到的数据。研究人员表示，使用韦布望远镜的一个优点是，可以在短曝光时间内以高分辨率同时成像整个星球的表面，从而可以研究短时间内发生的事件，如沙尘暴、天气模式和季节变化等。此外，这张完整的图像也将使科学家更容易追踪所发现的任何微量气体的来源。这些微量气体（如甲烷或氯化氢），在火星大气中含量很少，但对于确定可能的生物或地质过程非常重要。以前测量火星周围微量气体的任务都使用轨道飞行器，只能拍摄出火星小区域的快照。

我国“硬X射线调制望远镜”在轨运行示意图。 将于2021年发射的美国“国际X射线天文台”卫星。 去年6月发射的美国“核区分光望远镜阵列”高能天文卫星。 　　新闻背景 　　日前，中国科学院院长白春礼院士表示，该院已经启动硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星、暗物质探测卫星、返回式科学试验卫星和夸父计划卫星的工程研制。其中，硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星已进入初样研制阶段。 　　据悉，硬X射线探测卫星有可能成为我国第1颗天文卫星(即空间望远镜)于近年升空。 　　X射线天文卫星主要观测宇宙高能物理过程 　　众所周知，天文卫星相当于把天文观测台搬到太空中，所以可轻而易举地改变以往坐地观天的传统，摆脱大气层对天文观测的影响，在全频段范围内对宇宙空间进行详细的观测，对人类科学认识宇宙有革命性的推动。 　　宇宙中的万物每时每刻都在不断向空间辐射电磁波。由于各种天体的性质和特点不同，所以它们所辐射的电磁波也不同。天文卫星也叫空间望远镜，它是通过探测各种天体所辐射的不同波谱、不同强度的电磁波，对宇宙进行详细了解的。因此，目前天文卫星大多是按照所观测的宇宙中电磁波谱来分类，即分为红外天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星、γ射线天文卫星等。 　　这些天文卫星各有所长，谁也不能“一统天上”。这是因为宇宙中的天体由于温度不同而发出各种频段的电磁波，靠1颗天文卫星很难进行全频段观测。一般来说，温度越高，发出的电磁波波长越短。人类可以利用这一特性，通过观测天体发出的电磁波，来分析它们的类型和特征。在电磁波谱中，γ射线的波长最短，X射线次之，后面依次是紫外线、可见光、红外和射电波。 　　近些年，随着X射线天文卫星成果颇多，所以越来越受青睐。这种卫星也称空间高能天文卫星或空间高能望远镜，因为它们主要用于观测宇宙中的高温天体和宇宙中发生的高能物理过程。宇宙中很多极端天体物理过程，都会产生发射强烈X射线的高温气体，比如白矮星、中子星和黑洞吸积物质的过程，超新星爆发和γ射线暴的激波和喷流。高能带电粒子在磁场中的辐射以及低能光子的作用、中子星的表面和量子黑洞的蒸发也会产生丰富的X射线。 　　由于宇宙中许多天体都散发X射线，因此探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。但由于X射线极易被介质吸收，介质对于X射线的折射率近于1，所以在地面进行高能X射线的收集和聚焦是非常困难的事情。也就是说，因为有地球大气的阻隔，在地面上根本无法对宇宙X射线进行观测。即使在太空观测X射线，望远镜的设计也要非常讲究，不能选用折射系统，而且要使射线以掠射方式射入镜面。 　　我国首颗天文卫星将拥有最高灵敏度和最好空间分辨率 　　我国研制的首颗天文卫星——“硬X射线调制望远镜”将于近年发射。它是一颗工作于硬X射线能区(1～250千电子伏特)的空间高能天文卫星，用于完成深度巡天，可发现大量巨型黑洞、大批硬X射线天体和一系列天体高能辐射新现象，绘出高精度的硬X射线天图。该卫星具有比欧洲“国际γ射线天体物理实验台”、美国“雨燕”更强大的成像能力和独一无二的定向观测能力，能以最高灵敏度和分辨率发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和其他未知类型高能天体,并研究宇宙硬X射线背景的性质。 　　这颗天文卫星携带的低能(1～15千电子伏特)、中能(5～30千电子伏特)和高能(20～250千电子伏特)三个望远镜，都是准直型探测器,直接解调扫描数据可以实现高分辨和高灵敏度成像以及对弥散源的成像 而大面积准直探测器又能获得特定天体目标的高统计和高信噪比数据,使“硬X射线调制望远镜”既能实现大天区成像,又能通过宽波段时变和能谱观测研究天体高能过程。 　　如果及时发射，“硬X射线调制望远镜”将实现世界最高灵敏度和最好空间分辨率的硬X射线巡天，发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体,探测宇宙硬X射线背景辐射 将通过对黑洞和其他高能天体宽波段X射线时变和能谱的观测,研究致密天体极端物理条件下的动力学和辐射过程。 　　美欧日等X射线空间望远镜已取得一批重要观测成果 　　从1999年起，一些X射线空间望远镜开始陆续升空，大大开拓了天文学家的视野，使他们有可能了解宇宙中一些最神秘的天体。 　　1999年7月23日，美国“钱德拉”X射线空间望远镜升空。其主镜为4台套筒式掠射望远镜。该卫星在0.1～10千电子伏特之间有高的灵敏度，在宽的谱范围内具有高的谱分辨率，因此能研究极弱的X射线源。 　　1999年12月10日上天的欧洲“牛顿”X射线多镜面卫星主要用于研究1～120纳米的电磁波谱区域，覆盖了0.1～12千电子伏特的能量范围，在该卫星的10年有效寿命期内，有望收集到宇宙中30000颗星星的X射线光谱。 　　2005年7月10日，日本发射了“天体-E2”X射线天文观测卫星。该卫星覆盖的能量范围是0.4～700千电子伏特，可与美国的“钱德拉”和欧洲的“牛顿”共同观测一个天体，利用各自的特长收集资料，为国际天文研究做出贡献。 　　2012年6月13日入轨的美国“核区分光望远镜阵列”卫星，使用独特的技术对宇宙中最高能级的X射线进行观测，可观测来自天体的5～80千电子伏特之间的高能X射线，尤其是核光谱。其主要科学目标是深度探索质量超过太阳10亿倍的黑洞，并了解粒子在活动星系核中是如何被加速到光速的百分之几，以及研究超新星残骸以了解重元素如何在超新星中形成。其一个10米长的桅杆，在发射时呈折叠状态安放,入轨后大约7天内逐渐展开，以帮助探测装置准确聚焦。 　　此前发射的“钱德拉”X射线空间望远镜主要工作在低能X射线领域，而“核区分光望远镜阵列”主要工作在高能X射线领域，是第1颗专注于高能X射线的空间望远镜，其影像清晰度比观测同光谱区的其他任何望远镜都要高至少10倍，敏感度则提高至少100倍。这样的强强联合有助于回答有关宇宙的一些最基本问题。“核区分光望远镜阵列”卫星已取得一些成果，包括拍到银河系核心黑洞X射线爆发。 　　延伸阅读 　　2021年“国际X射线天文台”或将入轨 　　由于X射线空间望远镜一直持续不断地做出重大天文发现，所以世界一些国家还正研制新的空间高能天文望远镜，仅2013年就将发射3个。 　　计划2013年发射的俄罗斯的“光谱-X-γ”卫星，主要用于探测上千个星系团和星系群中的热星系际介质以及星系团之间的纤维状热气体，从而研究宇宙的结构演化。 　　印度的“天文卫星”(AstroSat)也拟于2013年入轨。它是印度首颗天文卫星，主要用于监测宇宙天体源的辐射强度变化 对X射线双星、活动星系核、超新星遗迹和恒星冕进行光谱观测 监视可能出现的瞬变源等。 　　2013年，日本将发射“天文-H”高能天文卫星,它第一次采用微量能器聚焦在0.3～12千电子伏特能区，预计该卫星将在空间高能天文领域做出大批重要的发现，对于理解宇宙的极端物理现象，尤其是强引力场和强磁场中的物理过程做出重要贡献。 　　2021年，用于取代“钱德拉”和“牛顿”的“国际X射线天文台”将入轨，它由美欧日联合研制，用于捕获宇宙边缘处黑洞周围发出的信号，并研究它们和宇宙原初星系的关系以及共同演化，了解宇宙的起源和组成，宇宙中各种元素的形成和如何通过恒星、宇宙爆发和粒子加速传播和扩散出去等。该卫星装有口径约3米和焦距12米的光学系统和6个焦平面探测器系统，所以具有前所未有的综合科学能力。其有效面积和能量分辨率将远远超越以前所有的空间高能天文卫星。 　　由此可见，X射线空间望远镜的发展方兴未艾，是空间天文学的最重要前沿领域之一。

作为哈勃空间望远镜的继任者，“身价”100亿美元的韦布空间望远镜于去年12月25日发射升空，旨在“探索宇宙的起源”。即使迄今观测时间不足半年，它仍然做出了几项破纪录的重要发现，美国太空网在21日的报道中，列出了它正在改变天文学的六种方式。发现更遥远的星系在韦布望远镜发射前，天文学家已知最遥远的星系是GN-z11，其诞生于134亿年前，也就是宇宙大爆炸后4亿年。但韦布望远镜打破了这一纪录！天文学家利用像阿贝尔2744这样的前景星系团作为引力透镜——星团这样的大质量物体通过引力扭曲空间，像透镜般放大来自更远物体的光，发现了更遥远的星系。天文学家通过计算发现，名为GLASS-z12的星系诞生于宇宙大爆炸后3.5亿年；名为Maisie的星系被认为诞生于宇宙大爆炸后2.8亿年；甚至有科学家称，发现了诞生于宇宙大爆炸后2亿年的星系。韦布望远镜正在确认这些发现，天文学家最近借助其提供的数据，证实了一个诞生于宇宙大爆炸后3.25亿年前的星系。对系外行星大气进行迄今最详细测量天文学家现在已经发现了5000多颗系外行星，但我们对其中的许多行星几乎一无所知。官方提到，希望韦布望远镜可以尽可能远地去观察那些“外星大气环境”。今年8月，天文学家宣布，韦布望远镜首次在700光年外的系外行星WASP-39b的大气层中发现了二氧化碳气体。11月天文学家发布了一份更完整的光谱，表明WASP-39b的大气中不仅包括二氧化碳，还包括一氧化碳、钾、钠、二氧化硫和水蒸气，这是科学家迄今对系外行星大气层最详细的分析。这一研究为科学家提供了行星演化的线索，也可以揭示太阳系中的气态巨星木星和土星是如何形成的。此外，二氧化硫的存在也是太阳系外首个行星光化学产物，因为当恒星的紫外光与行星大气中的分子发生反应时，就会形成这种化合物。表征宜居系外行星系外行星科学的“圣杯”之一是找到另一颗像地球一样宜居的行星，韦布望远镜很适合描述表征此类系外行星。近日，美国国家航空航天局称，韦布望远镜首次观测到环绕TRAPPIST-1恒星的7颗地球大小的行星。这7颗行星距离地球约39.13光年，位于恒星的宜居带或附近，那里可能存在液态水。天文学家认为它们是研究太阳系外行星是否适合生命生存的绝佳实验室。JWST的初步观察重点是TRAPPIST-1c，模型表明它有一个类似金星的大气层，含有大量二氧化碳。虽然TRAPPIST-1c很可能因为太热而不适合生命存在，但确定它是否拥有大气层以及大气层是否含有二氧化碳，将是表征类地行星的一大步。韦布望远镜将继续对准TRAPPIST-1系统中可能更宜居的星球，天文学家将密切关注生物信号——如大气中甲烷和氧气的存在。将目光投向太阳系虽然韦布望远镜被设计用于探测深空，但它也可以用来观察我们太阳系内的邻居，结果令人惊喜。今年8月，科学家发布了韦布望远镜拍摄的太阳系最大行星木星的照片，韦布望远镜7月拍摄了这些照片，捕捉到了前所未有的木星南北极极光以及旋转极地烟霞的图像。研究人员表示，通过近红外光和中红外光的观测，他们能够利用韦布望远镜的高分辨率，更深入地观察木星的大气层。韦布望远镜还拍摄了遥远的海王星、土星的卫星土卫六和火星，显示了火星表面的温度变化和大气中二氧化碳的吸收情况。未来它将进一步观测火星，以追踪更稀薄的气体，例如可能源自地质或生物活动的神秘的季节性甲烷羽流等。揭示恒星形成的秘密哈勃空间望远镜拍摄到的最具标志性的图像之一是“创生之柱”——在老鹰星云内发现的长达光年的圆柱形分子气体。近日，韦布望远镜重新审视了距离地球6500光年的“创生之柱”，在近红外光和中红外光下拍摄的图像显示，新的恒星正在这个“恒星托儿所”内稠密的气体云和尘埃云中形成。韦布太空望远镜对“创世之柱”的精细捕捉，直接观察这些年轻恒星，可以帮助科学家们更好地了解恒星形成的过程——尘埃和气体如何形成紧密的“结”，然后坍缩成恒星。它还可以帮助人们追踪恒星在这样的区域形成后会发生什么，以及它们如何从柱状“茧”中“破茧而出”，从而改进现有的恒星形成模型。改变太空望远镜建造方式尽管韦布望远镜历经多年延期和数十亿美元超额投资，才最终进入预定轨道，但它为太空望远镜的建造开辟了一条新的道路。韦布望远镜的一个独特之处在于，它巨大的金色主镜由18块六边形镜片组成，其口径约6.5米（哈勃约2.4米）的主镜并非整块完整展开后发射上去的——为适应发射时使用的阿丽亚娜5型运载火箭，NASA把主镜的左右两翼进行了“折叠”，在升空之后再让其展开。设计、建造和发射韦布望远镜的努力不仅会带来革命性的发现，而且会激发下一代大型空间望远镜的设计灵感。

韩国首尔大学科研团队公开了在智利安第斯山脉El Sauce天文台建造的7维望远镜（7-Dimensional Telescope）观测玉夫星系（NGC 253 星系）、螺旋星云和三裂星云相关信息。准确观测天体光谱随时间的变化对天文研究至关重要，现有观测技术只能对局部的少量天体进行光谱观测，难以追踪天体随时间变化的特征。科研团队开发的7维度望远镜可实现从天体位置（2维）、距离（1维）、径向速度（1维）、亮度（1维）、波长（1维）和时间（1维）进行观测，可以同时捕获1.2平方度的宽视场、40多种颜色。每个望远镜通过中带滤光片可观察两种不同波长的光，确保观测光谱的完整。该研究的巨大优势在于可让每个望远镜观测不同的波长，随时获取视场内每个像素的光谱。该研究将大幅提高天文观测的精度，有助于“多信使天文学”等研究，因而受到天文学界的广泛关注。本文摘自国外相关研究报道，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

我国第一架近地天体探测望远镜正式运行 小行星、近地天体的搜索和危险评估是这台望远镜主要观测目标 施密特型近地天体望远镜 　　中科院紫金山天文台施密特型近地天体望远镜12月26日通过中科院组织的专家组验收鉴定。这标志着我国第一架近地天体探测望远镜有了自己的“身份证”，进入正式运行阶段。 　　据了解，这架目前国内唯一的近地天体望远镜具备口径大、视场大、探测能力强等特点，观测水平在国际同类望远镜中居前列。 　　为及时搜索出对地球存在潜在威胁的近地天体，在科技部、中科院和江苏省政府的大力支持下，紫金山天文台和南京天文仪器研制中心联合研制了这台1米近地天体探测望远镜。 　　中科院紫金山天文台研究员杨捷兴介绍，这台架设于紫金山盱眙观测台的望远镜采用施密特型光学系统，改正镜口径1.04米，球面反射主镜1.2米，具有大视场、强光力的特点。该望远镜还配备了新一代CCD(电子耦合器件)探测器，这也是紫金山天文台自主研制的目前国内灵敏度最高的CCD探测器，具有漂移扫描功能。有了它的帮助，望远镜便可以将非常暗的星星拍摄下来。 　　2006年10月，该望远镜与CCD探测系统联接成功，随后投入了试观测。紫金山天文台研究员赵海斌26日在项目验收会上介绍，三年多的试运行期间，这台望远镜取得了一系列的观测成果，得到了国内外专家的高度评价。 　　小行星、近地天体的搜索和危险评估是这台望远镜主要观测目标。据赵海斌介绍，截至目前，他们已经向国际小行星中心上报7万多个小行星的近30万次观测数据 发现了拥有临时编号的新小行星721个 发现并命名了一颗新彗星“P/2007S1(ZHAO)。 　　除搜寻小行星外，该望远镜还参与了多个国内外观测项目，包括同步轨道空间碎片国际联测、彗星国际联测、天体测量性能初步分析、死彗星候选体掩星观测等。 　　据介绍，进入正式运行后，紫金山天文台将充分发挥该望远镜在视场、精度上的优势，开展多方面的天文观测研究，包括近地天体碰撞预警、小行星及彗星的深空探测预研究 高轨道空间碎片和目标观测 系外行星系统搜索等前沿科学研究。

美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室Kevin Stevenson和Jacob Lustig-Yaeger领导的研究团队，利用美国宇航局（NASA）的詹姆斯韦伯太空望远镜首次发现了一颗围绕另一颗恒星运行的系外行星。这颗行星正式编号为LHS 475 b，位于距离地球41光年的八角星座，其大小几乎和我们的地球完全一样，是地球直径的99%。该团队先使用NASA的凌星系外行星巡天卫星（TESS）确定目标后，用韦伯太空望远镜对目标进行了确认。韦伯的近红外光谱仪仅用两次凌日观测就清晰地捕捉到了这颗行星。Lustig-Yaeger说：“毫无疑问，这个类地行星就在那里。韦伯的原始数据证实了这一点。” Stevenson补充道：“它是一颗小型岩石行星。”“这些地球大小的岩石行星的观测结果，为未来用韦伯望远镜研究岩石行星大气带来了许多可能性，让我们越来越接近对太阳系外类地世界的新认识。”NASA总部天体物理部主任Mark Clampin表示。在所有正在运行的望远镜中，只有韦伯能够描述地球大小的系外行星的大气特征。该团队试图通过分析行星的透射光谱来评估行星大气层中的物质。虽然数据显示这是一颗地球大小的类地行星，但他们还不知道它是否有大气层。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的Erin May说：“天文台的数据很漂亮，韦伯望远镜非常灵敏，可以很容易地探测到一系列分子，但我们还不能对这颗行星的大气层做出任何明确的结论。”虽然目前团队还无法断定什么是存在的，但他们可以肯定地说什么是不存在的。Lustig-Yaeger解释道：“我们可以排除一些陆地类型的大气层，它不可能有一个类似于土卫六那样厚厚的、以甲烷为主的大气层。”研究团队还表示，虽然这颗行星没有大气层的几率很大，但仍不能排除有一些其他的大气成分，如纯二氧化碳大气层。但Lustig-Yaeger指出，100%二氧化碳大气层的密度要大得多，以至于很难探测到。研究团队需要更精确的观测来确定是纯二氧化碳大气还是完全没有大气，他们计划在今年夏天的观测中获得更多的光谱数据。韦伯望远镜的数据还显示，这颗行星的温度比地球高几百度。因此，如果探测到云层，研究人员可能会得出结论：这颗星球更像金星。因为金星有二氧化碳大气层，并且永远笼罩在厚厚的云层中。Lustig-Yaeger说：“目前我们处于研究小型系外岩石行星的前沿，但是我们也不过刚刚开始了解它们的大气层可能是什么样子。”

2月28日，记者从中国极地研究中心获悉，我国首台近红外望远镜在南极昆仑站成功运行。中国第40次南极科学考察队利用该望远镜开展了近红外天文观测以及近地空间环境全时段监测实验。研究人员利用我国自主研制的近红外天文望远镜，成功测定了昆仑站全天空的近红外天光背景亮度等关键数据，为昆仑站开展全年天文和空间观测提供了坚实基础。经过近两个月的运行表明，该望远镜达到设计要求，满足极寒气温、无人值守等严酷环境指标。接下来，科研人员将远程遥控望远镜在无人值守的南极昆仑站开展宇宙和空间观测。在南极最高点建设天文观测阵列中国极地研究中心研究员姜鹏介绍，国际上公认的南极科学高点有4个：南极点、南极的磁点、南极的冰点、南极冰盖最高点。中国南极科考队从1996年开始先后组织开展了6次内陆科学考察，终于在2005年实现人类首次从地面登顶最高点冰穹A，并于2009年在冰穹A建立首个南极内陆考察站——昆仑站。“冰穹A地区，不仅大气稀薄洁净、没有光污染，而且每年有长达6个月的极夜，是地球上最佳的天文观测台址。”姜鹏说。“此次投入使用的近红外天文望远镜，可以承受零下80摄氏度的极寒气温，并且无惧‘地吹雪’对设备的干扰。”负责装备研发的中国科学院南京天文光学技术研究所望远镜新技术研究室副主任李正阳研究员说。为确保望远镜在环境恶劣的南极地区稳定运行，他们在南京建造了一个零下80摄氏度的实验室。“南极地区有时会突然刮起大风，扬起‘地吹雪’，造成设备卡死。”李正阳说，该望远镜应用了自主研发的耐低温光学镜筒、全密封直接驱动电机关键技术，显著提升了设备的极端环境适应能力。我国在南半球部署天文望远镜，有助于开展全面、持续的观测活动。近年来，依托昆仑站，中国科学院与中国极地研究中心合作研制了多台套天文观测设备，其中包括参与人类历史上首次探测到引力波光学对应体全球联测工作的南极巡天望远镜（AST3-2）等。春分过后，南极将进入极夜，无人值守的近红外望远镜将通过远程控制与南极巡天望远镜AST3-2协同开展时域天文学观测，填补昆仑站近红外观测空白。未来，太赫兹望远镜也将进驻昆仑站，进一步拓展南极天文观测波段。与“爱因斯坦探针”携手探秘宇宙“我们肉眼可见的光，只是天体辐射电磁波里很小的一段，红外望远镜是天文观测的重要手段之一。”姜鹏说，红外波段观测为科学家探究宇宙、星系、恒星的形成与演化，了解暗物质与暗能量，寻找地外生命迹象等发挥了重要作用。姜鹏介绍，地球大气也会产生红外辐射对观测天体产生影响，气温越低大气红外辐射越弱，因此南极地区的极寒天气能够较好地抑制天空红外背景噪声。李正阳介绍，长期以来，我国在红外天文望远镜领域相对薄弱，此次投入运行的近红外望远镜波长在1.1—1.4微米，是最接近可见光的波段。根据科研计划，无人值守期间，近红外天文望远镜将锁定几个特定区域进行持续观测，并及时跟踪观测宇宙中的爆发天体。今年1月9日，我国成功将爱因斯坦探针卫星送入太空。该卫星主要科学目标涉及黑洞、引力波等爱因斯坦相对论的重要预言，因此取名为“爱因斯坦探针”。姜鹏告诉记者，宇宙中的爆发现象是目前国际天文研究的前沿热点，爱因斯坦探针卫星的一个重要任务，就是通过在X射线波段探测宇宙中的爆发现象。“我们将发挥红外波段和南极区域优势，与爱因斯坦探针卫星合作观测宇宙中的爆发现象。”姜鹏说。

青海省冷湖科技创新产业园区管委会10日向记者表示，上海交通大学实施的JUST光谱望远镜项目建设正式启动。JUST光谱望远镜项目包含了两台望远镜，一台是JUST光谱望远镜，另外一台是测光为主的JUST先导望远镜。JUST光谱望远镜设计口径为4.4米，主镜采用薄镜面拼接技术，具有口径大、集光能力强、造价低、响应快等优势。JUST先导望远镜设计口径为1米，终端配备大靶面测光设备，以测光观测为主，对候选目标进行高精度的凌星测量，以探测系外行星，JUST先导望远镜的大视场测光观测和JUST光谱望远镜的高精度光谱观测在时域科学以及系外行星科学方面将形成优势互补。据上海交通大学李政道研究所副所长、上海交通大学特聘教授杨小虎介绍，JUST光谱望远镜项目需要5年至10年的投入和规划，分两期建设。第一期投资2.15亿元人民币，通过前三年的台址基建，包括望远镜的研制以及一些终端设备的研制，希望在2026年获得首光，2027年开始试观测。近年来，中国国内众多望远镜先后投入建设，但多数为测光望远镜，缺少光谱观测望远镜。鉴于此，上海交通大学开始筹划大口径光谱望远镜的建设，该望远镜具有强大的光谱观测能力，建成后将与中国空间站巡天望远镜、中国科大大视场巡天望远镜等测光望远镜形成优势互补。JUST光谱望远镜项目拟开展探索黑暗宇宙、追踪动态宇宙、寻找宜居行星三个特色方向的研究，该项目有望在暗物质和暗能量、时域天文学和系外行星搜寻方面取得一系列有重大影响的突破性研究成果。JUST光谱望远镜在星系巡天方面，将实现对大规模星系团成员星系的高完备度观测，寻求在暗物质、暗能量性质及星系形成与演化研究方向取得突破。在时域科学方面，将和中国科技大学以及中国科学院紫金山天文台共建的墨子巡天望远镜合作，通过光谱后随验证的方式证认墨子巡天望远镜所发现的高能天体现象并对其进行分类，这种通过大视场望远镜进行测光预警和光谱快速响应的时域天文联动观测模式在国际上也是绝无仅有的。同时，JUST光谱望远镜的高精度光谱仪瞄准在国际上首次同时实现多目标和高精度的光谱观测，将系外行星探测的效率提高10倍。冷湖天文观测基地位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山区域，平均海拔约4000米。2017年以来，中国科学院等科研单位合作在此开展天文台址科学监测。监测结果显示，冷湖赛什腾山区域的视宁度、晴夜时间等光学天文观测所需的关键监测数据表现优越，可比肩国际一流大型天文台所在地。

国际大科学工程——平方公里阵列射电望远镜(SKA)是国际天文界计划建造的世界最大综合孔径射电望远镜，为人类认识宇宙提供了重大机遇。平方公里阵列射电望远镜是国际天文界计划建造的世界最大综合孔径射电望远镜，涉及天文、无线电、信息科学、计算数学与系统科学、绿色能源等诸多前沿领域，拟由多国政府及国家研究机构联合筹资和参与。作为SKA首创国之一，我国在SKA发起、工程概念提出、台址选择、国际合作推进及高性能天线设计等诸多方面做出了贡献。在国内多次论证的基础上，2012年9月国务院批复由科技部代表中方加入SKA建设准备阶段。SKA涉及众多基础研究和高新技术领域，是我国继国际热核聚变实验堆(ITER)计划后作为正式成员参加的第二个国际大科学工程。 　　为推动此项工作，科技部会同国内相关部门组成了中国参与SKA部际协调小组和SKA中国专家委员会，并确定由科技部国家遥感中心承担部际协调小组办公室工作。SKA部际协调小组将统筹协调指导我国加入SKA建设准备阶段有关工作。2012年12月11日，SKA部际协调小组第一次会议、专家委员会第一次会议、SKA国内推介会在京召开。科技部曹健林副部长、中科院詹文龙副院长、中电集团胡爱民副总经理出席了部际协调小组第一次会议并发言。部际协调小组批准了部际协调机制工作方案和SKA中国专家委员会名单，并对下一步工作提出了明确要求和目标。协调小组希望科学界、产业界共同努力，拓展我国参与SKA的广度和深度，拓宽我国在SKA中的国际合作领域，培养高端国际化人才，在要发挥高校、科研院所的智力优势的同时，积极引导企业成为国际科技合作的主体，推动协同创新，促进高技术产业发展，抢占科技制高点，为解决人类共同关注的重大科学问题作出应有的贡献。 　　来自科技部、外交部、教育部、财政部、中国科学院、国家自然科学基金委员会、中国电子科技集团公司等部门代表出席了SKA部际协调小组第一次会议。专家组名誉组长、中国科学院叶叔华院士，专家组组长、中国科学院国家天文台严俊台长等专家委员会成员出席了SKA部际协调小组第一次会议和专家委员会第一次会议。来自SKA相关领域的学者、专家和企业界代表参加了SKA国内推介会，听取了SKA项目及进展简介、中国参与SKA面临的技术挑战、SKA项目工程介绍等报告。 　　SKA系列会议的成功召开标志着我国参与SKA建设准备阶段工作全面启动，为后续工作的开展奠定了坚实的基础。未来，科技部将统筹国内力量，调动企业、大学、科研院所等各方积极性多方参与SKA有关工作，推动我国高新技术和基础研究的科技创新，带动产业发展，服务科技与经济结合、建设创新型国家的战略需求。

在天文研究领域，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)与一位女科学家的名字连在一起——中国科学院院士崔向群。 　　近日，在第28届国际天文学联合会大会召开前夕，《中国科学报》记者在国家天文台见到了崔向群。 　　崔向群认为，在大型天文仪器研究领域，中国人应该有充分的自信，走自主研发的道路，大力发展极大光学/红外望远镜。 　　崔向群告诉《中国科学报》记者，已建成的LAMOST、南极的AST3和将建的KDUST都是巡天望远镜。我国重视巡天无疑是非常正确的，但与美国和欧洲相比，他们不仅有巡天的望远镜，也有很多精测的望远镜。 　　“中国拥有一架精测的大望远镜是当前最重要的事。建造30米级望远镜不仅对我国天文学的发展有极重要的意义，而且对望远镜技术和相关高技术的发展也有极重要的意义。” 　　首先是30米级望远镜对我国的天文学研究将起到巨大的推动作用。用美国30米望远镜计划(TMT)的话可以简单地说明：波长0.8微米以上通过自适应光学获得的图像，分辨率、集光量比目前的地面望远镜大得多，也将超过10米以下大口径的空间望远镜，而红外是研究早期宇宙最重要的波段。30米级的极大口径望远镜是通用型的望远镜，除了满足已知的科学目标外，还将有很大的各种新发现的余地。 　　其次，要瞄准国际前沿，保持与西方发达国家相同的水平。目前世界上已有14架8～10米的望远镜，如果下一步我们也造一架同样的望远镜，等10年后造出来的时候，已经落后国际上20～30年了，而且那时8～10米的望远镜对前沿研究来说又显得太小了。“LAMOST研制成功，使我国实现了跨越式的进展。如果我们原地踏步，10年后我们就又落后了!” 　　再次，是我们已经拥有了技术上的可能性。“LAMOST从工程规模上讲是一架8～10米级的望远镜，通过它的研制，我们已经创造性地掌握了极大望远镜的关键技术——主动光学，中国已有能力研制30米级的极大望远镜。” 　　崔向群认为，望远镜核心技术的发展是不可能完全依靠国际合作的。一个典型的例子是，尽管欧洲与美国非常友好，但欧洲南方天文台就是欧洲为了发展天文学、与美国竞争而建立的。欧南台建立之初就建造了3.6米望远镜，到上世纪80年代后期又建造了4架8米VLT，与美国的两架10米Keck望远镜相竞争。现在欧洲又提出超过美国的39米地面光学/红外望远镜的计划，他们的道路值得我们学习。 　　同时，我国已经具备了相应的经济实力。以中国为主建造30米级的望远镜约需50亿元人民币，我国只要能投入25亿元，就可以寻找国际合作伙伴了。如果经费紧张，也可考虑建造一架约20米的大望远镜，造价可降低一半，到2020年建成后将是国际上4架30米级(20～40米)望远镜之一。 　　至于30米望远镜的台址建在何处，崔向群早已作了考虑。她认为，我国西部有可能找到30米望远镜的台址。还有一种方式是通过国际合作将望远镜放到有优良台址的国家。 　　LAMOST项目的成功，使崔向群相信中国人有能力在天文仪器上走出一条自主创新的道路。“长期以来，我们习惯了什么东西一定要外国人先有了我们才能有，其实大可不必。学术界对自己目前已有的好东西要肯定，对自己已有的能力要承认，不能盲目地认为中国人什么都不行，只能靠西方国家发展或总是跟在西方国家后面发展。当然我们也不能盲目自大。” 　　崔向群说，天文学是基础学科，在任何国家要政府投钱相对都不是很容易，那就要求我们必须用最少的钱做出最多、最好的事。“靠什么?靠clever(聪明才智)。”天文学和其他学科一样，要走以我为主的发展道路，“现在极大望远镜最重要的技术——主动光学技术已经解决了，通过成功研制LAMOST，我们已站在与发达国家同一个起跑线上，下一步的目标应该是趁热打铁不停步，把30米级极大光学/红外望远镜的工作推动起来”。 　　崔向群也希望这次的国际天文学联合会大会能够对中国天文学发展起到应有的促进作用，“中国天文学会已经成立90年了，加入国际天文学联合会也已77年，这是第一次在中国开会，我们要把握这次机会”。

记者从中国科学院获悉，中国科学技术大学—紫金山天文台大视场巡天望远镜（以下简称“墨子巡天望远镜”）17日正式启用，其首光获取的仙女座星系图片也于当日发布。这标志着经过一个月左右的设备运行测试，望远镜设备基本达到设计标准，已经可以开展天文观测研究。　　墨子巡天望远镜是中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台于2018年3月1日联合启动研制的大视场光学成像望远镜。它建于青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测基地，矗立在海拔4200米的赛什腾山C区，是冷湖天文观测基地第一个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。　　墨子巡天望远镜口径2.5米，采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术，可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像，配备7.65亿像素大靶面主焦相机，具备大视场、高像质、宽波段等特点。　　墨子巡天望远镜通光面积大、杂散光少，系统探测灵敏度高，具备强大的巡天能力，能够每三个晚上巡测整个北天球一次，为北半球光学时域巡天能力最强设备。它的建成，将显著提升我国时域天文研究能力，使我国时域天文观测能力达到国际先进水平。　　同时发布的仙女座星系图片，就是墨子巡天望远镜实力的最佳证明。仙女座星系是距离银河系最近最大的旋涡星系，它的结构特点和金属丰度与银河系相近，是探索银河系及同类星系形成与演化的理想研究对象。由于仙女座星系在天空中跨度大，已有的天文望远镜观测仙女座星系费时费力，难以同时拍摄它的精准全貌及周围环境。　　墨子巡天望远镜兼具大视场和高分辨成像能力，首光获取了仙女座星系和其外围区域多色图像，揭示了仙女座星系及其周围天体的明亮至暗弱星光分布特征，可以用于细致刻画星系内部及星系间相互作用的动力学过程。首光图像利用不同夜晚观测的150幅图像叠加而成，可以测定仙女座星系和其周围环境中天体的亮度变化，开展时域天文学研究。此外，结合FAST射电观测数据，首光科学图像数据能够进一步揭示星系中恒星形成和气体之间的演化。

9月25日，据中国之声《新闻纵横》报道，现在是北京时间8点15分，再过几个小时，位于贵州省平塘县，具有我国独立自主知识产权的国家重大科技基础设施、直径500米的球面射电望远镜“FAST”就要正式启用了。　　射电望远镜就像一个巨型的卫星信号接收天线。它坐落在贵州平塘的“大窝凼”山间，四周高山环绕，中国科学家就利用这里的喀斯特地形，将大射电望远镜建在这里。大射电望远镜由4000多块反射面板组成，总面积约25万平方米，相当于30个足球场的大小。周围还建有6个钢架塔，大射电望远镜球面就架在6个钢架塔之间，犹如一口大锅放在崇山峻岭中。　　FAST作为一个多学科基础研究平台，为科学家提供了一个强大的探测无线电波的一个工具，在国家重大需求方面具有重要应用价值。主要有三个方面的科学目标，首先，它的强大敏感性，能接收到137亿光年外的电磁信号，接近于宇宙的边缘 第二方面是除了巡视宇宙中的中性氢，研究宇宙大尺度物理学，以探索宇宙起源和演化，还将观测脉冲星，研究极端状态下的物质结构与物理规律，甚至可以搜索星际通讯信号，开展对地外文明的探索。第三个方面是，未来，FAST将有能力把中国中性氢观测能力从地球同步轨道延伸至太阳系外缘，将深空通讯数据下行速率提高100倍，观测暗物质和暗能量，寻找第一代天体等其他一些的应用。　　生态方面是这样的。望远镜的反射面板可以看到它上面透了很多孔，这个孔透孔率达到50%以上，完全可以把雨水、阳光透过去，所以地面的植被还可以照样去生长，对环境保护还是很有利的。　　FAST的建设使边远闭塞的黔南喀斯特山区变成世人瞩目的国际天文学术中心，成为把贵州展现给世界的新窗口。黔南州还在平塘县克度镇配套建设天文体验中心、天文教育园等项目，积极打造旅游天文小镇，推动当地经济发展。　　跟曾经世界最大的阿雷西博射电望远镜相比，FAST的综合性能提高了约10倍，能够看到更远、更暗的天体。那么如此的庞然大物是如何架设起来的，让“天眼”睁眼看宇宙的又付出了怎样的艰辛。　　“假设你在月球上打电话，FAST可以探测到你的信号。”这是中国科学院国家天文台“FAST”项目总工艺师王启明，对这台目前世界上最大的单口径射电望远镜灵敏度的形容。　　对于射电望远镜来说，口径越大，看得越远。全世界的射电天文学家都追求建造更大口径的望远镜，以提高灵敏度。早在1994年4月，中科院国家天文台就开始了这项工程的选址工作。大口径射电望远镜的选址，地貌要最接近天线锅的形状，这样方便建造，工程量小，不用开山炸石，同时附近5至10公里范围内不能有电磁波信号发射。李菂这样描述：真正开始运行的时候，可以想象它就是在一口500米的锅里头，然后有一只300米的碗。这只300米的碗在500米的锅里运动，等效地构成一个主动、可动、能够克服地球自转的，非常准确灵敏观测太空的仪器。　　为了给这口“大锅”安家，团队成员几乎把贵州的喀斯特地貌区“挖”了个遍，同时有两路人马独立搜寻，初步确定了300多个候选洼坑。然后又通过计算机模拟工程填挖量，从中选出30多个实地考察，最后才选中了不大不小、深度合适、形状很圆、适于施工建设的“大窝凼”，“大窝凼”的喀斯特地质条件可以保障雨水向地下泄流,不在表面淤积而损坏望远镜。　　2014年7月17日，FAST工程一大技术难点开始启动：制造和安装索网。这是世界上跨度最大、精度最高的索网结构，也是世界上第一个采用变位工作方式的索网体系，6670根主索和2225根下拉索完整地拼出了“天眼”的索网。　　索网建成，反射面安装工程随之开始。反射面是FAST望远镜的重要组成部分，共有4450块的反射面板单元。中船重工武船集团有限公司副总经理王渭龄介绍称，4450个单元在吊装转运的过程中，是不许有任何的磕碰。在现场实际应用过程中，武船公司实现了每一个单元的一次精准装加和提升空中运输、转接和全位置定位。最后，全部精准地将4千多块面板定位安装在2000多个球面支点上，从研发到制造用了两年多时间，完成了国家天文台交付的任务。　　搜寻地球之外是否还有文明存在，是公众对于这台巨大“眼睛”的期待。实际上，这台从材料到工艺基本都是“中国制造”的巨型射电望远镜，未来将为自然科学，尤其是物理学和天文学领域的研究提供一个全新平台，为我国火星探测等深空研究奠定重要基础。中科院国家天文台FAST项目副总工程师李菂说，我们要研究宇宙中间主要物质的组成成分，宇宙演化和宇宙中间极端物质和场下面的效应。它可以承担深空探测，比如小行星甚至于更远一点的火星。建成以后，它将是中国在某一个射电波段第一次拥有世界上最好的仪器，真正有了站到世界前沿的机会。

近日，詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）拍摄到一颗太阳系外行星的直接图像，这是该空间望远镜首次拍摄到相关图像。由于该望远镜的性能比预期的好10倍，未来很可能将看到更多类似图像。JWST上的NIRCam和MIRI仪器看到的系外行星HIP 65426 b。图片来源：NASA等 到目前为止，天文学家仅拍摄了20颗太阳系外行星的直接图像，它们全部来自地球上的望远镜。但由于地球大气层阻挡了很大一部分红外波段的光，所以很难探测到这些行星的细节特征。　　英国埃克塞特大学的Sasha Hinkley说：“身处地球确实为我们探测行星制造了一些障碍。直到今天，我们探测到的质量最小的行星大约是木星质量的两倍。”　　现在，Hinkley和同事利用JWST直接拍摄到了太阳系外行星HIP 65426 b的图像。该行星的质量约相当于7个木星，围绕一颗距离地球400光年的恒星运行。研究小组在红外波长范围内以前所未有的精度捕捉到了它。　　JWST打破了限制，Hinkley说，未来的观测应该能深入到远小于木星质量的天体。“这将使我们能够找到太阳系中类似于冰态巨行星的行星。”　　HIP 65426 b相对年轻，温度也较高，这意味着其更容易成像。它之前曾被地面望远镜观测到，因此研究人员使用它测试JWST的系外行星成像能力。他们发现，JWST的性能比预期的好10倍，而且比之前的任何望远镜都灵敏得多。　　团队成员、爱丁堡大学的Beth Biller说：“JWST的灵敏度非常高，所以我们可以看到比较模糊的天体，尤其是距离恒星稍远的那些。”　　该团队在不同的红外波长范围内都可以捕捉到HIP 65426 b。“通过在如此广泛的波长范围内观察行星，我们可以获得更多信息，如关于其大气层的化学成分等。”Hinkley说，“这非常重要，因为了解行星的组成和化学成分可能会告诉我们其形成过程。”　　对HIP 65426 b进行成像很棘手，因为它的轨道离母星很近，这造成了亮度上的高对比度。团队成员利用日冕仪屏蔽了恒星的光线，使他们能够在一段波长范围内看到图像。JWST的两台红外仪器NIRCam和MIRI让行星看起来有些不同，因为这些设备处理图像的方式有所不同。　　诺丁汉大学的Michael Merrifield说，由于JWST需要观测许多不同的天体，它实际上并不是最佳的系外行星成像设备。“但这仍是一个巨大的飞跃，它可能会把我们带进一个从未去过的领域。”

中国、日本、韩国三国科学家正利用他们共同构建的世界最大射电望远镜阵，探测银河系结构、超大质量黑洞等深空奥秘。 　　三国天文学界在各自独立开发的射电天体探测网基础上，整合了东亚地区直径约6000公里范围内19台射电天文望远镜，覆盖了从日本小笠原、北海道至中国乌鲁木齐、昆明的广阔地域，成为世界上最庞大的射电天文观测网络。如果配合日本“月亮女神”绕月卫星上搭载的观天设备，这个望远镜阵的直径将会扩展到2.4万公里。 　　东亚甚长基线干涉测量(VLBI)观测计划中方科学家、中国科学院上海天文台研究员沈志强31日在接受新华社记者专访时说：“中国天文学家经过30多年努力建成的VLBI网，对国际上射电天文学的研究，做出了很大的贡献。我们还成功地将VLBI技术用于中国首颗绕月卫星的测轨工作，已取得巨大成功。” 　　甚长基线干涉测量是国际天文学界目前使用的一项高分辨率、高测量精度的观测技术，用于天体的精确定位和精细结构研究。一个完整的VLBI观测系统通常由两个以上射电望远镜观测站和一个数据处理中心组成。中科院VLBI观测系统目前由上海25米直径、北京50米直径、昆明40米直径和乌鲁木齐25米直径等4台射电天文望远镜，以及上海数据处理中心组成。 　　沈志强说，各观测站同时跟踪观测同一目标，并将观测数据记录或实时传送到数据处理中心，计算机依靠这些观测值计算得出目标天体的精确位置。 　　“嫦娥一号”卫星测轨任务与一般天文学VLBI观测有很大不同。对绕月卫星的测轨，尤其是进入环月正常运行前的各轨道段，不允许有丝毫差错，必须在10分钟内提供准确的测轨结果。在“嫦娥一号”发射后的一个月内，4个观测站和上海数据处理中心出色完成了测轨任务，提供的测轨数据滞后时间一般为5至6分钟。 　　中国VLBI网三周前刚进行了一次远程数据采集、海量存储、数据处理实验，利用高速互联网将VLBI观测数据，实时传送到数据处理中心并进行实时相关处理，以取代传统的VLBI数据邮寄方式。半个月前，包括上海和乌鲁木齐两个观测站在内的世界17个射电望远镜观测站进行的实时接力观测演示，也获得成功。 　　东亚VLBI观测网的主要工作将是完善日本射电天体探测计划正在绘制的银河系图。日本科学家相信，由12台望远镜组成的日本射电天体观测网，加上中国的4台望远镜以及韩国刚建成的3台21米口径望远镜，恒星定位的精度将成倍提高。 　　“这一独特的工作将帮助我们获得关于星系结构的优质数据。”日本国立天文台电波天文学教授小林秀行在接受新华社记者采访时说。 　　韩国和日本科学家正在开发一种特制的计算机，用于整合海量的观测数据，这套计算设备，计划于明年底在韩国首尔投入使用。科学家预计，东亚VLBI观测计划将于2010年全面展开。 　　自400年前意大利人伽利略首次用望远镜观测星空，人类通常靠光学设备进行天文学研究。人们后来发现，天体除了发出可见光，还发出电磁波。1932年，美国贝尔实验室工程师卡尔央斯基偶然发现了来自银河系中心的电波，射电天文学从此发端。碟状天线一般的射电天文望远镜，通过接收天体无线电波或主动发射电波并接收回波，确定遥远天体的形状的结构。

飞博盖德为双子南座天文望远镜制造光纤阵列。2016年2月18日，美国新泽西州的斯特灵市传来消息，英国豪迈的定制光纤品牌“飞博盖德”（www.fiberguide.com.cn）已经在新双子南座天文望远镜（GHOST）中制造光纤阵列。澳洲天文台（AAO）是该项目的建造商和领导机构。飞博盖德的光纤阵列采用了最先进的制造技术，此次项目中的光纤阵列采用的就是这项技术。由飞博盖德生产的高质量、高性能的光纤阵列成为该项目成功的关键。届时，双子南座天文望远镜将配备双目标大面积全波长光谱望远镜，其覆盖范围介于363~950 nm，分辨率介于50000~75000。新的双子南座天文望远镜由澳洲天文台建造。每根飞博盖德的光纤均携带一部分来自星体的光束，从而尽量减少了因大气模糊造成的损失。通过采用飞博盖德专有的制造技术，以及其在天文学、安全和数据通信类型光纤阵列的丰富经验，可以减少传统光纤的指向误差和插入损耗等问题。新的天文观测仪器可使观察者更高效地观测夜空。双子南座天文望远镜的项目负责人安德鲁?舍伊尼斯说：“双子南座望远镜是世界上最大也是最成功的世界级双子望远镜仪器，而飞博盖德的光纤一直是澳洲天文台在望远镜科技发展中不可或缺的组成部分。一旦该项目交付，双子南座望远镜将为我们提供更多了解宇宙的机会，例如发现与研究太阳系外行星”。双子南座天文望远镜能够为了解双子南座天空提供无与伦比的便利，并进一步加强认识宇宙的机会。欲详细了解飞博盖德的应用于天文的产品，或光纤阵列和光纤束建设的专门知识，请访问飞博盖德的中文官方网站。关于飞博盖德和英国豪迈：美国飞博盖德工业有限公司（Fiberguide）生产多种工业标准的和按需定制的高传输光纤和超精密光阵列。公司经过美国食品和药品管理局登记注册，被确定为合同制造商和定制设备制造商。飞博盖德的光纤工厂位于美国新泽西州的斯特林（Stirling），同时在爱达荷州的卡德维尔（Caldwell）也有制造/装配厂。飞博盖德是英国豪迈（Halma）的子公司，隶属于豪迈的环境与分析事业部。1894年创立的英国豪迈如今是全球安全、医疗、环保产业的投资集团，伦敦证券交易所的上市公司，富时指数的成分股。集团在全球有5000多名员工，近50家子公司，在中国的上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处，并在多地建立了工厂。欲了解更多公司信息，请关注英国豪迈官方微博（www.weibo.com/halma）和官方微信（HALMACHINA）。业务合作联系人：谈理（Teddy Tan）飞博盖德大中华区销售经理电话：021 - 60167698邮箱：ttan@fiberguide.com媒体联络联系人：陆瑶 （Lucas Lu）英国豪迈中国区公关经理电话：021 - 60167667电邮：lucas.lu@halma.cn

团队的部分研究过程。图片来源:《自然》《自然》18日公开的一篇天文学论文描述了韦布空间望远镜的最新观察，其发现少于10亿年历史的星系中一直存在碳尘埃。这些元素比氢和氦重，被认为是只有更古老星系如银河系（超过130亿年）中才有的特征。这一最新发现将挑战现有理论中关于宇宙尘埃形成的假说。宇宙中存在由众多细小粒子组成的一种固态尘埃，自宇宙大爆炸起，它们便四散在浩瀚宇宙之中。这些星际尘埃产生于濒死的恒星，因而被视为星系演化的一个标志。人们认为在早期宇宙中碳这类较重的元素数量稀少。相反，较古老的星系如银河系，由于观测到对特定紫外频率光的吸收出现“驼峰”，则被认为有着碳尘埃粒，如芳香烃。英国剑桥大学研究团队此次使用韦布空间望远镜的设备观察了一个类似“驼峰”，其中包括一个大爆炸后存在约仅10亿年的星系。观察结果表明，该星系存在含碳的尘埃。这一发现挑战了现有宇宙学理论，这些理论一直认为较重元素的形成不可能那么快。研究团队认为，这个早期星系中碳粒形成的时间相对较短，意味着存在一个快速的产生过程，如来自快速形成的恒星（称为沃尔夫—拉叶星），或来自超新星喷出物。

詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）带来了新的宇宙大片。　　近期，研究人员公布了JWST先进深场河外巡天（JADES）计划的部分观测结果，确定了一些有史以来人们观测到的最早的星系。它们诞生在宇宙大爆炸后的6.5亿年内。这些让天文学家赞叹不已的发现表明，恒星和星系的形成与演化比任何人想象的都早得多。　　在JADES计划中，JWST观测了天炉座所在的星空，发现了有史以来人们观测到的最遥远的星系。　　事实上，早在2004年哈勃空间望远镜就对这片深空进行了为期11天的观测，发现了数千个星系。但与哈勃不同的是，JWST主要在红外波长下工作，这使得它非常适合观测极远的星系，因为当宇宙膨胀时，这些星系的光会被拉伸，使其看起来更红。　　天文学家通过红移来测量这些星系与我们的距离，红移越高，离得就越远。目前JADES计划已经确认了717个红移可能大于8的星系。天文学可以借此了解宇宙早期情况。其中，JWST于2022年底发现的名为JADES-GS-z13-0的星系红移为13.2，这意味着它看起来就像宇宙大爆炸后3.2亿年时的样子，是目前已知宇宙中最遥远天体纪录保持者。　　尽管只有几百光年宽，但JADES-GS-z13-0正在以媲美银河系的速度产出新恒星。这表明早期星系是恒星形成的温床。　　而一个比JADES-GS-z13-0晚产生约3亿年的巨大球状星系则提示科学家宇宙从诞生之初就是动态的。　　JWST还发现了形状像狗骨头的天体，目前推测其红移为11.3，看起来像是大爆炸4亿年后的样子。　　这个“发光狗骨头”似乎是两个正在聚集并结合的较小星系。这意味着，到宇宙大爆炸后4亿年，恒星已经出现并组成了星系，其中两个星系甚至已经聚集在一起。科学家们没有想到宇宙中早期就有这么多星系活动了。　　此外，JWST观测了由哈勃望首次发现的名为GN-z11的星系。从JWST视角看，它像是一个极其紧凑明亮的球体，且在星系边缘有异常的原始氦气袋，表明这个星系包含了宇宙中最早形成的一批恒星。如果这一推测为真，科学家将实现探测宇宙最早一批恒星的梦想。　　在公布的发现中，还有一个外围形成的恒星比中心形成的恒星多的星系。它诞生于宇宙大爆炸后约7亿年，先在紧凑的中心形成了和现在大星系一样多的恒星。然后转战外围区域制造恒星，而这一阶段正是现在科学家们经常观测到的。　　“这是我们第一次能够量化宇宙在早期阶段是由内而外增长的。这令人惊讶，因为理论表明的与此相反。”英国剑桥大学天体物理学家Sandro Taccella说。　　最后值得一提的发现是获得“宇宙玫瑰”称号的花朵状的红色星系。但组成玫瑰星系的天体间可能没有物理联系，因为它们距离不同，红移范围在2.5到3.9之间。　　但这些数值表明它们处于“宇宙正午”的中心。所谓“宇宙正午”是宇宙大爆炸后约30亿年的一个时期，恒星的形成处于峰值。那个阶段星系形成恒星的速度飞快，产生了当今宇宙中已知的大多数恒星。

2022年9月23日，新疆天文台110米口径全向可动射电望远镜项目在昌吉回族自治州奇台县奠基开工。由于这台射电望远镜建在奇台，按照惯例它被称作奇台射电望远镜，缩写为QTT（QiTai radio Telescope）。　　奇台望远镜建成后，有可能成为世界最大、精度最高的百米级全向可动射电望远镜，百米口径使得它的重量将达到6000余吨，是上海天马射电望远镜的2.2倍。如此巨大的望远镜，其面形精度将达到0.3毫米、指向精度2.5角秒，甚至比“天马”还高出0.5角秒。　　全向可动的优势让奇台望远镜能够以极高灵敏度观测到全天的四分之三，覆盖了银河系中心及其以南12°范围。建成后的奇台望远镜将在150MHz~115GHz的频率范围内，为众多重要天文研究方向提供出色的高灵敏度观测平台，包括黑洞、类星体、快速射电暴、暗物质、纳赫兹（nHz）引力波、宇宙生命起源等。其得天独厚的地理位置和卓越的灵敏度也将加强和完善我国深空探测网络。

去年8月，美国科尔比学院天体物理学家Dale Kocevski在预印本服务器arXiv上公布了一篇论文，其中包含了一些关于詹姆斯韦布空间望远镜（JWST）在一次宇宙观测中发现的黑洞的初步数据。这篇文章现在已经正式发表了，但它并没有预测到JWST会给神秘的天体带来革命性的见解。在那篇论文公布几周后，发现黑洞的大门开启了。随后的几个月，一系列论文公布于预印本服务器，宣布在遥远的宇宙中存在着比天文学家想象中更多的黑洞。就在今年8月2日，一篇论文又报道了十几个新发现的黑洞。JWST凭借前所未有的能力发现了大量的此类天体——从许多昏暗、遥远的黑洞到少数明亮、更遥远的黑洞。JWST的黑洞研究仍处于早期阶段，天文学家表示，还有很多问题有待解决。但已经很清楚的是，它的发现可以帮助科学家回答许多长期以来关于黑洞的疑问，比如它们是如何在宇宙历史的早期形成，并迅速成长为宇宙真空，吸收周围的一切。黑洞有好几种大小，但JWST探测到的是质量是太阳数百万到数十亿倍的巨大黑洞。天文学家不确定这些黑洞是如何形成的，但它可能涉及到大质量恒星或气体云的坍塌，以及吸引其附近的气体和尘埃。在这种情况下，这些黑洞的“种子”会迅速生长，直到它们变成潜伏在大多数星系中心的引力“无底洞”。黑洞本身是不可见的ーー它们巨大的引力意味着即使是光也无法从其中逃脱。但寻找围绕黑洞旋转的过热气体就能发现黑洞，这些气体就像水从排水管中流出一样。在JWST之前，天文学家利用一系列空间和地面望远镜研究黑洞。但是它们只能发现最亮的黑洞，包括那些相对靠近地球的黑洞。JWST则被设计用于观测来自遥远宇宙的光，以及更遥远的黑洞，包括那些天文学家认为太暗而无法探测到的黑洞。宇宙中的距离可以用、被称为红移的量来测量——物体的红移越高，它就越遥远，在宇宙历史上出现的时间也就越早。JWST新发现的许多黑洞的红移在4到6之间，这相当于宇宙大约10亿到15亿年的时间。瑞士联邦理工学院天体物理学家Jorryt Matthee说，在JWST的图像中，这些微弱的黑洞看起来像小而不起眼的斑点，但“它们与周围的星系明显不同”。到目前为止，JWST在这些红移处发现的微弱黑洞数量大约是之前已知黑洞数量的10倍。JWST 还发现了几个有史以来最遥远的黑洞。记录保持者位于一个已经被充分研究的星系GN-z11的中心，该星系的红移为10.6。这表明，早在宇宙大爆炸4亿年后，黑洞的种子就已经形成，并能够创造出超大质量的天体。英国剑桥大学天体物理学家Hannah übler说，即将进行的观测将要探索GN-z11周围过热气体流动的细节，这可能会揭示黑洞如何影响其周围的空间。JWST还在CEERS 1019星系中发现了一个红移为8.7的疑似黑洞。在宇宙形成的最初5.7亿年里，该黑洞以某种方式积累了太阳质量的900万倍。 意大利罗马大学天体物理学家Raffaella Schneider说，JWST的发现符合最近对早期黑洞诞生的模拟。她和同事发现，如果巨大黑洞在早期阶段以极高速度吞噬气体，它们就可以在早期宇宙中形成。根据理论，这将违反黑洞生长的最大速率。但JWST的观测表明，一些黑洞，比如GN-z11中的黑洞，可能会以这种方式生长。

位于贵州省黔南州平塘县的500米口径球面射电望远镜FAST是世界上最大的射电望远镜，这是摄影记者站在约120米高度拍摄的工程实景。　 一位施工人员正沿着施工平台钢梁小心爬行。　　 当地生态环境良好，科研人员在路上拾到一只雏鸟。 　　口径达500米的FAST可以观测到来自宇宙边缘的微弱电磁波，它将在未来20年-30年保持世界一流设备的地位。 　　窥视宇宙的超级大&ldquo 锅&rdquo 　　这是全世界有史以来最大的一口锅。重达数万吨，锅口面积大约相当于25个标准足球场的总和 假如用它满满煮上一锅饭，足够全世界70多亿人聚在一起吃上3天。 　　这口锅坐落在中国贵州，仍处在建造阶段。 　　当然，这口被全世界科学家称为FAST的&ldquo 锅&rdquo 并非为煮饭建造，它是一台巨大的射电望远镜。对于多数普通人来说，这是一个陌生的名词，但在天文学界，它已存在并且被高度依赖超过80年。超级大锅FAST，则正是迄今为止人类建造的最大一部射电望远镜。 　　按照搜索、观测的电磁波波长分类，天文望远镜大致可分为三大类：X射线天文望远镜――用于观察宇宙X射线，比如著名的&ldquo 昌德拉&rdquo 太空望远镜 可见光天文望远镜――以可见光为工具观察宇宙，最有名莫过于伟大的&ldquo 哈勃&rdquo ，以及&ldquo 哈勃&rdquo 的继任者、未来几年将升空的&ldquo 韦伯&rdquo 太空望远镜 射电望远镜――通过捕捉和分析太空中的无线电波来观察太空，例如美国&ldquo 阿雷西博&rdquo 射电望远镜。 　　从广义上看，曾经在2013年拍摄到婴儿时期宇宙照片、并发现暗能量的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)也属于射电望远镜。在此之前，20世纪60年代，天文学家借助于射电望远镜做出了四项重要发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子。 　　上天无路，入地有门 　　从观测效果考虑，为了避免大气层的干扰，天文望远镜最好的&ldquo 居住地&rdquo 莫过于太空。但与另外两类望远镜相比，射电望远镜在同样面积上收集到的电磁波能量更弱(有人计算过，80年来全世界所有射电望远镜收集到的能量还不够翻动一页书)，因此，它需要更大的面积来收集来自太空的信息。正因如此，当&ldquo 哈勃&rdquo 与&ldquo 昌德拉&rdquo 相继奔赴太空之时，射电望远镜却只能在地面上望尘兴叹――现在的技术还不足以把口径达到数十米乃至上百米的大型望远镜搬到天上去。 　　幸好，与另外两种望远镜相比，射电望远镜观测的是波长较大的电磁波，受大气层的干扰相对较小。在地面上，科学家需要做的就是尽可能收集更大数量的电波，以提高射电望远镜的灵敏度 而达到这一目的的唯一途径，就是增大望远镜的工作面积。 　　在FAST之前，最大的射电望远镜是前文提到的&ldquo 阿雷西博&rdquo ，口径达350米，但&ldquo 阿雷西博&rdquo 是固定望远镜，不能调整望远镜方向以对准某一既定目标，因此只能扫描天空中的一个带状区域，而且由于地球转动，它不能连续观察同一目标。在&ldquo 阿雷西博&rdquo 之外，因自身重力及风力引起望远镜形变的限制，传统全可调望远镜的最大口径只能达到100米。 　　二十年磨一剑 　　1995年，北京天文台和国内20余所大学和研究所联合成立了大型射电望远镜中国推进委员会，提出利用贵州喀斯特地形，建造500米口径球面射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)的概念，台址确定在贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的&ldquo 大窝凼&rdquo 洼地。FAST工程的预研究历时13年，直到2007年7月10日才正式立项。2011年3月25日，FAST工程正式开工建设，预计2016年9月建成。 　　2014年7月17日上午11时， FAST建造工程安装了第一根主索，反射面索网安装工程正式实施――这是安装整个望远镜镜面框架的第一步。由于镜面太大(面积达30个标准足球场的总和)，必须有一个承载整个镜面的基架，它由具有超高抗疲劳性能、钢筋结构的索网组成――单是作为基架的索网，总重量就达到1300余吨。全部索网结构都必须在高空中拼装，整个索网安装工程预计将耗时六个月。 　　&ldquo 哈勃&rdquo 、&ldquo 昌德拉&rdquo 等太空望远镜都使用陀螺仪控制望远镜镜头方向，而FAST将采用机器人控制、轻型索电力拖动，牵引着500米口径、重达万吨的望远镜镜面，实现镜头方向定位――这就可以让望远镜全天候工作，并且能够在受控条件下观察任意一个太空方位。 　　眺望宇宙边缘 　　1960年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁?赖尔利用干涉原理发明&ldquo 综合孔径射电望远镜&rdquo ，大大提高了射电望远镜的分辨率。其基本原理是：用相隔两地的两架射电望远镜接收来自同一天体的无线电波，两束波进行干涉，其最高等效分辨率将等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。当前，射电天文学领域已经利用这一技术把遍布全球的射电望远镜综合起来，获得了等效口径相当于地球直径量级的射电望远镜。赖尔因为此项发明获得1974年诺贝尔物理学奖。 　　或许有人会问：既然这项技术已经让科学家拥有了&ldquo 等效口径相当于地球直径量级&rdquo 的射电望远镜，那么建造口径仅仅为500米的FAST还有什么意义? 　　提出这一问题的朋友混淆了两个概念，那就是望远镜的&ldquo 灵敏度&rdquo 和&ldquo 分辨率&rdquo 。&ldquo 综合孔径射电望远镜&rdquo 技术仅仅能够提高射电望远镜的分辨率，但假如相隔两地的两架射电望远镜灵敏度不够高，那么这一技术根本派不上用场――这好像是警方破案，全国联网通缉固然可以迅速找到犯人，但之前确定犯人是谁，仍要依靠某一特定公安局――其破案能力就如同射电望远镜的灵敏度。迄今为止，提高射电望远镜灵敏度的唯一方法，依然是增加收集宇宙电波的镜面面积。从理论上说，口径达500米的FAST可以观测到来自宇宙边缘的微弱电磁波。正因如此，中国科学家才敢说，作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20年-30年保持世界一流设备的地位。

詹姆斯韦布太空望远镜（JWST）发现了迄今为止确定的最遥远星系，它形成于大爆炸后约3.25亿年。天文学家使用一种名为红移的度量方法测量地球与宇宙天体的距离。由于宇宙膨胀，天体离地球越远，其远离速度越快。这种度量方法与多普勒效应相似，即物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。来自星系的光的速度越快，颜色会变得越红，通过比较一个星系的可视颜色和它的实际颜色，天文学家可以确定地球与一个星系的距离。在JWST对星系的早期观测中，天文学家只能对每个星系的红移进行近似估计，因为他们没有来自这些星系的光谱的详细数据。这些观测提供了红移为12或以上的星系的线索，这意味着它们似乎在3000万光年之外，可能在大爆炸后的4亿年内形成，但由于缺乏精确的证据，许多科学家对这些发现持怀疑态度。“证明这些星系确实存在于早期宇宙中是至关重要的。”英国赫特福德郡大学的Emma Curtis-Lake在一篇博文中说，“较近的星系很可能伪装成非常遥远的星系。”来自10个国家的80多位天文学家参与了JWST高级深外星系调查（JADES）。如今，研究人员已经确认了4个极远星系的红移，范围在10.4到13.2之间。这意味着它们形成于大爆炸后的3.25亿年至4.5亿年。此前确认的最高红移记录约为11。“这是迄今采集到的最微弱的红外光谱。”意大利比萨高等师范学院的Stefano Carniani说，这项观测共覆盖了250个微弱的星系，并计划在2023年进行另一组观测。该观测预计将证实更多这样遥远的星系，这将告诉科学家星系形成的早期，以及最遥远的星系与周围的星系有何不同。Curtis-Lake等研究人员于12月12日在美国巴尔的摩举行的空间望远镜科学研究所（STScI）会议上发表了这些新发现，主题是“来自JWST的首个科学成果”。“通过这些测量，我们可以知道星系的固有亮度，并计算出它有多少颗恒星。”美国加州大学圣克鲁兹分校的合著者Brant Robertson说：“现在我们可以开始真正研究星系是如何随着时间的推移组合在一起的。”“如果不了解星系发展的初始阶段，就很难了解它的现在。后来发生的事情很大程度上取决于这些早期恒星的影响。”英国剑桥大学的合著者Sandro Tacchella补充说。

对2023年可能发生的世界科技热点事件，多家国际主流媒体进行了展望，均把中国空间站工程巡天望远镜（即“中国巡天空间望远镜”，英语简称“CSST”）列入其中，认为它的飞天将与美国发射新型火箭、启动小行星采矿任务等成为人类探索或利用太空新的年度里程碑。根据最新版的中国航天白皮书，在天宫空间站全面建成以后，我国将适时启动CSST发射、部署工作，开展更加广泛的天文调查。中国载人航天工程办公室曾向外界表示，我国首个大型巡天空间望远镜计划于2023年发射，开展广域巡天观测，将在宇宙结构形成和演化、暗物质和暗能量、系外行星与太阳系天体等方面开展前沿科学研究。空间光学观测领域将升起的新星说到天文望远镜，很多人第一时间想到的可能是“中国天眼”，即位于贵州平塘的500米口径球面望远镜（FAST）。作为我国近年来建成的重大科技基础设施，FAST以其超大的体量规模、优异的探索能力和丰硕的初期探测成果收获了超高的人气，享誉海内外。与FAST相比，CSST目前的知名度虽然不那么高，但是对于业内人士来说，它是一颗在光学望远镜开展天文观测领域正在冉冉升起的新星。FAST与CSST之间除了知名度大小不同之外，当然还有诸多相异之处，其中最根本的区别在于它们分属不同的天文望远镜类型。FAST是射电望远镜，接收的是天体发出的无线电波，而巨型球面镜就是其接收无线电波的天线，它把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后传送到接收系统中去放大，接收系统从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。计算机记录的结果显示为许多曲线，供天文学家研究分析，从而获得各种宇宙信息。因为无线电波可穿透宇宙空间，所以射电望远镜不太会受光照和气候的影响，可以全天候、不间断地工作。CSST是光学望远镜，捕捉的是近紫外至可见光波段，通过组成望远镜的直径大、焦距长的物镜和直径小、焦距短的目镜，实现远距离物体近处成像。这样，人们通过光学望远镜，就可以观察到很远的天体。由于受到地球浓厚的大气层、电离层、臭氧层和地磁场等综合因素影响，地基光学望远镜观测能力有限。随着航天科技的进步，消除上述因素影响的太空光学望远镜应运而生，这就是分别于1990年4月和2021年12月升空的哈勃太空望远镜和韦伯太空望远镜。中国巡天空间望远镜将紧随其后，成为人类新的“飞天巨眼”。分为两大部分，拥有5大装备CSST将是一个块头超大的太空飞行器，对其具体个头大小，中国空间站工程巡天望远镜科学工作联合中心主任、国家天文台副台长刘继峰曾这样描述：“大小相当于一辆大客车，立起来有3层楼高，口径为2米。”从目前披露的信息来看，巡天空间望远镜总长约14米，最大直径约4.5米，发射质量约16吨。CSST巡天光学设施责任科学家、中科院国家天文台研究员詹虎介绍说，CSST主要分成两部分即“平台段”与“光学设施段”，前者其实就是CSST的“资源舱”，负责为其太空飞行提供动力，后者则是CSST主体载荷，包括5台观测设备，即巡天模块、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。正如其名字所表明的那样，CSST的主要使命是“巡天观测”，也就是对天体进行普查，能够清晰、精细地观察到成千上万的星系，带来全景式宇宙高清图，因此该望远镜占据最主要观测时间的是巡天模块。据詹虎透露，“巡天观测”约占CSST运行时间的70%。据中国科学院国家天文台研究员李然介绍，为了保障“巡天观测”成像质量和能够接收广阔视场的信息，CSST巡天模块安置了30块探测器，总像素达到25亿。其中18块探测器上设置有不同的滤光片，这使得它可以获得宇宙天体在不同波段的图像，留下彩色的宇宙样貌；另外12块探测器则用于无缝光谱观测，每次曝光可以获得至少1000个天体的光谱信息。在整个巡天周期里，巡天模块将会覆盖整个天空面积的40%，积累获得近20亿星系的高质量数据。詹虎和李然在介绍CSST超强“巡天观测”能力的同时，强调其精细观测能力也很强。该望远镜配备的太赫兹模块、多通道成像仪、积分视场光谱仪和系外行星成像星冕仪都是精测模块，它们将依托各自特点开展系外行星探测、星系核心区域空间可分辨光谱观测，近邻星系中性碳研究，宇宙超级深场观测等众多特色科学观测。更适于巡天，便于维护升级同为太空光学望远镜，CSST与哈勃望远镜相比有什么特点呢？对此，詹虎回答说，CSST更适于巡天，其巡天相机的镜片口径为2米，虽然略小于哈勃望远镜的约2.4米，但是其视场约是哈勃望远镜的300倍，可以比较快地完成大范围宇宙观测。李然打了个形象的比方：好比山上有一群羊，哈勃望远镜能看到其中一只羊，而CSST可以把成千上万只羊都拍下来，而且每一只的清晰度都和通过哈勃望远镜看到的一样。CSST的巡天特长可以说是“与生俱来”的。作为我国载人空间站旗舰级项目，CSST是我国迄今为止最大的空间天文基础设施，在项目设计之初就瞄准了大视场、高像质、宽波段等方向。对此，李然解释说，哈勃望远镜是人类空间望远镜先行者，已经取得了丰硕的科研成果，CSST只有采取与之不同的创新设计，才能更进一步促进空间天文学的发展，进一步拓展人类认识的边界。创新设计可供选择思路有两种：一种是建造更大口径的太空望远镜，以看得更深，获得更暗弱天体的信息；另一种是建造可以观察更广阔天区的太空望远镜，以更高的效率巡天观测，更系统地研究宇宙空间。中国有关方面根据相关实际情况，为CSST选择了第二种思路。CSST的另一个显著特点是与空间站相得益彰。从CSST的中文全称“中国空间站工程巡天望远镜”可以看出来两者之间的密切联系。具体来说，CSST以天宫空间站为太空母港，平时观测时远离空间站并与其共轨独立飞行，在需要补给或者维修升级时，主动与“天宫”交会对接，停靠太空母港，不仅能够保障其在10年寿命期内可以正常运行，有效避免出现类似哈勃望远镜遭遇故障约3年无法修复的情况，而且能够延长在轨寿命，实现超期“服役”。历时10余载不断调整完善CSST是中国科学家特别是光学、天文学界专家和航天科技工作者长期通力合作的结果。詹虎介绍说，2009年12月，中国载人航天工程空间应用系统的总部组织召开一系列研讨会，探讨空间站在微重力科学、天文学、生命科学、地球科学等领域的科学目标与研究方向，由此拉开了CSST项目的序幕。 2013年11月，CSST正式立项。詹虎特别指出，根据立项时的方案，CSST是与空间站实验舱直接相连，但由此带来一些问题。比如，空间站组合体的姿态变化、结构形变以及各种振源对其形成的扰动都会使凝视观测的像质严重退化。再比如，空间站周围可能存在的污染环境和颗粒物、空间站大致对地定向的姿态其结构对观测方向的限制以及舱体和太阳帆板等各处表面产生的杂散光等因素，都不利于天文观测。鉴于此，2015年，该方案被调整为CSST与空间站共轨独立飞行并获得批准。之后经过遴选，CSST配备的巡天模块、太赫兹模块等5台仪器被确定下来。2022年4月，CSST初样研制进入关键期。当年底，初样鉴定件研制完成。据巡天光学设施总体主任设计师、中科院长春光机所研究员徐抒岩透露，在完成望远镜各个子系统、组件、单元集成测试试验工作后，即转入正样研制和飞行件的研制工作，随后与巡天平台集成开展联合试验，进行发射场测试，最后择机发射。在CSST研制等工作紧锣密鼓推进的同时，观测数据处理准备工作已经着手推进。据李然介绍，CSST在全周期将会产生50PB的科学数据产品，有关部门已建立了一个由天文学家、数据专家和计算机专家组成的团队，致力于开发CSST科学数据处理系统，产生供全国乃至全世界天文学家使用的天文图像和星表，开展进一步研究。有望为世界天文学发展作出重要贡献CSST还未升空，但是其致力于打造的面向国际开放的、先进的空间天文台，将为人类认识世界提供新的可能性，吸引了全球科学家特别是天文学家、物理学家的目光。在CSST科学工作联合中心网站上，人们可以看到CSST瞄准的7大科学目标，其中涉及宇宙学、星系和活动星系核、银河系及近邻星系、恒星科学、系外行星与太阳系天体等，每一项都指向当代科学最前沿。比如，利用CSST大天区巡天和超深场观测提供的丰富观测数据，对宇宙加速膨胀和暗能量、暗物质等进行研究，对星系的形态结构及其演化、活动星系与超大质量黑洞等进行研究。李然表示，CSST有望帮助人类探索并解答关于宇宙的物质构成、结构、演化等基本问题。詹虎指出，天文探测能力的提升推动人类对宇宙认知，每次观测深度、广度、波段、测光精度等方面的突破，都会带来重大发现，甚至引发天文学和物理学革命性发展。CSST综合性能优异，在一些指标上大幅超越以往项目，在同期巡天项目中像质最好，近紫外波段的观测能力独一无二。李然满怀信心地表示，CSST不仅有望在宇宙加速膨胀机理的研究等方面取得突破，而且将打开更广阔的发现空间，为世界天文学的发展作出重要贡献。

据俄罗斯科学与高等教育部新闻中心3月13日报道，北半球最大的深水中微子望远镜“Baikal- GVD”在贝加尔湖中正式启用。贝加尔湖中微子研究的开始是俄罗斯科学技术年的主要活动之一。俄罗斯科学与高等教育部部长瓦列里福尔科夫出席了启动仪式。福尔科夫部长在启动仪式上讲到，俄罗斯科学技术年的首要任务之一是吸引青年加入科学研究，同时发展俄罗斯地区的科学、技术和高等教育。在贝加尔湖地区，俄罗斯最好的研究所和高校正在发展成为世界一流的科研机构，这也包括地区的科研机构。这些机构联合起来，共同完成了深水中微子望远镜项目。据报道，深水中微子望远镜“Baika-GVD”被安置在贝加尔湖南部，离岸边3.5公里、水深700米至1300米的位置。该望远镜将有助于探测超高能中微子源，有助于探索宇宙以及创建中微子天文学和天体物理学。

伴随着中国空间站的建造，与其共轨飞行的巡天空间望远镜的研制也正在紧张有序推进。记者从中科院长春光学精密机械与物理研究所获悉，目前，巡天光学设施初样研制取得新进展。望远镜预计在中国空间站建成后发射升空，将成为探索星辰大海的旗舰级空间天文设施。 作为中国空间站的光学舱，巡天空间望远镜将架设一套口径2米的光学系统，并配备一系列最先进的探测器。望远镜的大小相当于一辆大客车，立起来有三层楼高，重达十几吨。 中科院国家天文台研究员 巡天光学设施责任科学家 詹虎：巡天空间望远镜主要分成两部分，一个是巡天光学设施，还有一个是巡天平台。巡天光学设施就是一台望远镜，它实际上有很多的子系统。 在巡天空间望远镜上，第一代仪器共包含5台观测设备，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。其中，占据最主要观测时间的就是巡天模块，这是一个视野极为宽阔的相机。 中科院长春光机所研究员 巡天光学设施总体主任设计师 徐抒岩：我们现在正处于初样研制阶段，目前鉴定产品各个子系统、组件、单元基本都研制完成，准备集成测试试验工作，这些工作做完之后，我们就转入到正样研制阶段，开展飞行件的研制工作，与巡天平台集成开展联合试验，开展发射场测试，然后择机发射。 与空间站共轨飞行 预计于2024年前后投入科学运行 巡天空间望远镜就好像是一座在轨飞行的移动式空间天文台，可以避开大气干扰展开前沿天文探索。作为中国空间站的光学舱，望远镜在太空之中将如何运行、维护？ 中科院国家天文台研究员 巡天光学设施责任科学家 詹虎：它在平时观测的时候远离空间站共轨飞行，它们在一个轨道面内，当它需要补给或者维修升级的时候，巡天空间望远镜会主动跟空间站进行对接，然后进行补给，也可以通过航天员的操作，对后端的仪器以及前面主光学系统的一些组件进行更换升级，或者有的可以运到实验舱内进行维修。 专家介绍，这台望远镜最初是被设计放在中国空间站上的，但这样一来观测会受到限制，因此最终采取的方案是与空间站共轨独立飞行，望远镜自身携带燃料。 中科院国家天文台研究员 巡天光学设施责任科学家 詹虎：在初期论证的时候，巡天空间望远镜是准备装在空间站上面，肯定有一些因素会影响天文观测，比如说空间站的振动，还有结构上面可能会对我们观测造成一些遮挡等。在大概2014年的时候，中科院和航天五院的专家先后就提议将巡天空间望远镜跟空间站脱开，这样能够从根源上面消除这些不利因素的影响，在它正常工作的时候是远离空间站。 按照中国载人航天工程计划，巡天空间望远镜预计于2024年前后投入科学运行，已规划的任务寿命是10年，通过维修可以不断延长寿命。