天和號核心艙的發(fā)射拉開了中國空間站全面建設的序幕，航天員們開始利用空間站進行太空探索和前沿科學研究。而中國空間站工程未來的計劃中，還包含一個用于最前沿天文學研究的光學艙——中國巡天空間望遠鏡。

看星星，不簡單

請問，要觀測星空應該怎么做？或許，看星星并不是你想象的那樣簡單。

方案1 肉眼觀測

人類觀測宇宙可不是抬頭看看這么簡單。通過眼睛直接觀察，可以看到的星星基本都是在銀河系范圍內(nèi)的，對于浩瀚的宇宙而言只是九牛一毛。人類的視力畢竟有限，而且如果長時間直視一些過于明亮的天體，會嚴重損傷人的眼睛。

方案2 光學望遠鏡

的確，和人眼相比，望遠鏡可以幫你看得更遠，包括天王星、天狼星在內(nèi)的許多天體的發(fā)現(xiàn)都離不開光學天文望遠鏡的幫助。但光學望遠鏡也有局限性，比如說，它仍然需要人眼去觀察，也只能捕捉到可見光。

方案3 射電望遠鏡

和光學望遠鏡不同，射電望遠鏡主要接收的是天體的射電輻射。它主要由天線和接收系統(tǒng)兩部分組成，具有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，但它仍然會受到大氣層的影響。

大氣層，很麻煩

大氣層在保護地球的同時，也如同一層遮住眼睛的紗布。它不斷地流動，使得地面上看到的星象變得模糊，也降低了望遠鏡的分辨能力，很多遙遠的星系通過地面望遠鏡很難被看清。即使是觀察一些鄰近星系，地面望遠鏡也無法分辨科學家感興趣的精細結(jié)構(gòu)。除了大氣層，地心引力、地表震動也都會對觀測造成影響。

哈勃望遠鏡剛剛到達太空就出現(xiàn)了拍照質(zhì)量不佳的情況，不得不進行了一次維修。原來，在地球上制造鏡片的時候，由于受到重力的作用，鏡片產(chǎn)生了微小的形變，導致不足以滿足高精度的要求。

早在1946年，天文學家萊曼·斯皮策就提出了一個大膽的設想：我們?yōu)槭裁床话淹h鏡放到太空中去？當然了，僅僅把望遠鏡送到天上還不夠，科學家們希望望遠鏡能夠動起來，這樣才能看到更多的天體。

而且，即便是把望遠鏡放到太空中，大氣層也會繼續(xù)不依不饒地制造麻煩——在火箭前往太空的過程中，大氣層導致的震顫可能會對望遠鏡造成損傷。

更廣闊的視野

在重重困難之下，盡管空間望遠鏡的設想提出得很早，但直到1990年，科學家才成功發(fā)射了哈勃望遠鏡。目前，哈勃望遠鏡已經(jīng)工作了超過30年，取得了豐碩的科研成果，也產(chǎn)生了許多的問題。由于設備老化和技術原因，哈勃望遠鏡已經(jīng)經(jīng)歷了多次修理。

而我國預計于2024年前后投入科學運行的巡天空間望遠鏡，將是中國有史以來最先進也是最昂貴的天文望遠鏡。它的主口徑達到2米，在可媲美哈勃望遠鏡成像質(zhì)量的同時，還能觀察更廣闊的區(qū)域，視場達到了哈勃望遠鏡的300倍。天文學家可以通過巡天望遠鏡進一步研究恒星和黑洞的形成等宇宙奧秘。

更好的視力也將帶來更多的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的傳輸離不開小幫手“天鏈”衛(wèi)星的幫助。望遠鏡需要通過數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星建立連接，定期將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送給“天鏈”衛(wèi)星，“天鏈”衛(wèi)星再將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面。

不畏挑戰(zhàn)

遠離地球和長時間的運行，為巡天望遠鏡帶來了極大的考驗。除了嚴酷的宇宙環(huán)境，火箭發(fā)射時的震動也可能對精密儀器造成損壞。盡管科學家們會盡力在材料和工藝上精益求精，保證每個部件都能經(jīng)受住考驗，但故障還是可能會發(fā)生的。

哈勃望遠鏡由于獨立運行，所以每次想要維修就得派航天員前去操作。而巡天空間望遠鏡將和中國空間站在一個軌道上運行，如果發(fā)生問題，只需要和空間站進行對接，就可以由常駐空間站的航天員進行維修和燃料補充。

你可能會問，為什么不能讓望遠鏡和空間站始終對接？這是因為空間站可能因為其他模塊的工作而產(chǎn)生抖動，同時空間站自身的反光也會影響拍照的質(zhì)量。

目前，已經(jīng)有數(shù)百位天文學家參與到巡天空間望遠鏡的預研究中，這只巨眼在未來將要揭示多少未知的奧秘，就讓我們拭目以待。