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• 发布时间：2026-03-27 02:30:08
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近来，欧洲空间局欧几里患上空间千里镜乐成搭乘猎鹰9号火箭发射升空，该千里镜将于天球面积三分之一的规模内不雅测间隔跨越100亿光年的数十亿星系，绘制出有史以来最年夜、最正确的宇宙时空3D舆图，以研究宇宙中的暗物资漫衍及暗能量的性子。今朝，太空中活跃着许多空间千里镜，极年夜地富厚了人类对于在宇宙的认知。但它们昂扬的造价也老是激发公家的会商：咱们有须要将千里镜送到太空吗？地面千里镜没法履行这些不雅测使命吗？

去太空，获取地面没法获得的宇宙信息

地球于年夜气的掩护中，但这对于人类而言不成或者缺的掩护，却给科学不雅测设置了难题——仅射电（微波）及光学等波段险些不被或者者极少量被年夜气接收，而其他波段的辐射则会被年夜气显著接收，是以只有将千里镜发射到太空中才能举行不雅测。而纵然对于在可以于地面不雅测的波段，好比光学千里镜，发射到太空也能够取患上更好的不雅测效果。

简朴来讲，比拟在地面千里镜，于太空中的空间千里镜具备多重上风：

第一，空间不雅测消弭了年夜气滋扰。凡是环境下，于地面举行不雅测时，年夜气折射会使患上星光于不雅测路径中发生偏折，从而使天体的位置及外形孕育发生扭曲，形成所谓的“年夜气像差”。同时地面不雅测还有面对由年夜气湍流、空气污染及天气变化等滋扰因素所引起的图象恍惚、散射、接收等问题。空间千里镜位在年夜气层以外，可以免这些年夜气滋扰因素，是以可以或许得到更为清楚及正确的不雅测数据。

第二，空间千里镜的不雅测波段更宽。空间千里镜不受地球年夜气接收的影响，可以于更宽的波段开展不雅测，特别是可以或许完备不雅测红外、紫外以和更高能的X射线及伽马射线波段的辐射。这对于在咱们从多个波段更周全地舆解宇宙信息具备主要意义。

第三，空间千里镜能举行更高分辩率的不雅测。理论上讲，地面千里镜的分辩率与其口径成正比。但当千里镜口径到达必然值，年夜气滋扰将显著影响不雅测。空间千里镜却不受年夜气湍流、折射以和湿度等因素的影响，防止了图象恍惚及掉真等问题，同时能得到越发切确及清楚的图象。这类卓着的分辩率使咱们可以或许深切摸索宇宙中微小的布局及征象，例如星际物资的漫衍及行星外貌的细节。

第四，空间千里镜具有永劫间持续不雅测能力。除了了被地球遮挡或者处于南年夜西洋异样区等卑劣的空间情况外，空间千里镜可以或许对于不雅测方针源举行持久持续不雅测。不管是白日还有是黑夜，是好天还有是阴天，它不受地球自转及年夜气前提的滋扰，为科学家提供了更永劫间的不雅测窗口，增长了不雅测效率及科学产出。这有助在捕获及不雅测天体的变化及演化历程，例如快速暴发明象、短暂事务以和需要永劫间持续监测的方针源等，具备主要的科学意义。经由过程持续不雅测，科学家可以更正确及过细地研究这些天体及征象的因由及蜕变纪律，深切理解宇宙的动态历程。

第五，空间不雅测能防止报酬污染。地球的黑夜愈来愈亮，电磁旌旗灯号也愈来愈多、愈来愈繁杂，而地面仪器不雅测需要很高的敏捷度，仪器四周一点点影响城市给不雅测带来巨年夜影响。好比，于地面光学千里镜四周，必需有必然规模的灯光静默区。地面射电千里镜也是云云，它的四周连微波炉都不克不及利用，旅客观光“天眼”等射电千里镜时是不克不及携带手机等能发射电磁旌旗灯号的装备的。空间千里镜可以有用防止因为人类勾当引起的光污染以和射频滋扰等，从而获得更洁净的不雅测数据。这为研究宇宙中更远的天表现象、更微弱的旌旗灯号及更细微的布局提供了并世无双的时机。

空间千里镜是摸索宇宙的更深条理、更周全的东西，有助在取患上更多主要发明，例如宇宙的加快膨胀、太阳系新行星及卫星的摸索、宇宙微波配景的辐射以和暗能量等。

太空中，机缘与挑战并存

然而，空间千里镜的运行及利用也面对一些难题。

起首是昂扬的成本。空间千里镜的设计、制造、发射及运行都需要巨额资金的投入。设计一个可以或许于太空极度情况中事情的空间千里镜需要进步前辈的技能及高精度的仪器，从研发到测试以和制造，都要投入巨年夜成本。此外，为确保千里镜于太空中的靠得住性及机能，需要于地面举行很多严苛的力学、热学、真空等实验，这也会孕育发生巨额的资金投入。例如詹姆斯韦伯千里镜的造价就靠近百亿美元。此外，将空间千里镜送入太空需要借助火箭，而一次火箭发射所需要的用度可达几百万美元甚至上亿美元。同时，运行及维护空间千里镜也需要年夜量的资金投入，包括遥测遥控、数据吸收、科学运行以和数据的标定与阐发等方面的用度。这些昂扬的成本使患上空间千里镜的计划及履行具备挑战性，需要合理的资金计划以和财政撑持，以确保空间千里镜的顺遂运行。这也要求科学家、工程师以和相干机构等举行精心的计划及设计来确保空间千里镜项目的乐成。

其次是技能难题。空间千里镜于极度的外太空情况中事情，面对着宇宙射线辐照、巨年夜的温度变化、微小陨石的撞击以和真空情况等挑战。为了确保千里镜的正常运行及不雅测精度，需要解决很多技能难题。

此中之一是切确的定位及不变的姿态节制。空间千里镜需要切确的位置及不变的姿态，以确保方针源的三木SEO-可不雅测性。这包括正确的指向及切确节制，以便消弭千里镜自身的震惊及漂移，从而获取正确的不雅测信息。例如，2016年发射的日本卫星“瞳”因为姿态节制呈现问题，致使刚发射的卫星于太空中解体报废。是以，周详的姿态节制技能对于在空间千里镜的乐成运行至关主要。

另外一个挑战是不变的温度节制。太空里温度变化极年夜，从极冷的太空温度到强烈的太阳辐射，温差变化可达数百摄氏度。为了包管装备的正常运行，需要采纳有用的温度节制办法，例如隔热质料及冷却体系等，以确保装备于差别温度前提下的不变性及靠得住性。

此外，靠得住不变的通讯体系也是一个要害问题。空间千里镜需要与地面体系举行通讯，以吸收指令、发送不雅测数据及吸收长途节制旌旗灯号。思量到太空中繁杂的情况及地球年夜气层的影响，确保通讯体系的靠得住性及不变性具备主要意义。

末了，还有可能面对维护及修复难题。空间千里镜阔别地面，对于装备的维修就变患上极具挑战性。虽然地面体系可以经由过程长途操作解决一些问题，但因为地面体系与千里镜之间的通讯延迟、繁杂多变的空间情况等因素的影响，维护及修复装备需要很是细心的规划及切确的指令传输。

但有些问题仍需要工程师亲自举行修复。航天飞机曾经搭载相干职员去修复哈勃千里镜的畸变问题。但跟着航天飞机规划的终止，对于空间千里镜的修护使命变患上愈加坚苦。将来可能需要依靠呆板人技能或者其他航天使命来举行维护及修复。

为了降服这些坚苦，科学家及工程师们也于不停努力研制越发耐用的装备，以削减对于职员干涉干与的需求，提供更恒久的不雅测能力。此外，跟着技能的日月牙异，将来更进步前辈的呆板人技能及自立化体系也可能会呈现并被运用到空间千里镜的维护及修复上。

中国造，为人类相识宇宙做出更多孝敬

空间千里镜创始了更宽的不雅测窗口、拓宽了咱们对于宇宙的认知、引发了更多的科学问题及研究标的目的，对于在进一步摸索宇宙的发源及演化具备不成或者缺的作用。于这方面，我国曾经经掉队在人。但近20年，尤其是近来10年，我国踊跃举行空间探测，取患了值患上自满的成绩。

“慧眼”硬X射线调制千里镜(HXMT)卫星是我国第一台空间X射线天文卫星，于2011年正式立项并进入工程研制阶段，在2017年6月15日乐成发射，开展科学不雅测。它既可以实现宽波段（1-250keV）、年夜视场X射线巡天，又可以或许研究黑洞、中子星等高能天体的短时标光变及宽波段能谱的空间X射线天文千里镜，同时也是具备高敏捷度的伽马射线暴全天监督仪。

怀柔一号“纵目”（GECAM）卫星是一个机缘型空间科学项目，2018年得到工程立项，A星及B星2020年12月10日发射升空，C星在2022年7月27日搭载空间新技能实验卫星发射入轨。“纵目”系列卫星采用了一系列立异的探测技能，并创始性地利用斗极导航体系短报文办事实现星地准及时通讯，实现了对于空间高能暴发事务的快速发明、下传与对于外发布。

这些空间千里镜的乐成发射及运行，使患上我国于国际竞争激烈的高能天体物理不雅测范畴据有主要的一席之地。“慧眼”及“纵目”对于宇宙中的黑洞、中子星、伽马射线暴、磁星暴发、快速射电暴的高能对于应体、太阳耀斑以和地球伽马闪等开展了年夜量的不雅测，帮忙摸索其物理机制及发源。尤其是，对于迄今最亮的伽马暴的瞬时辐射及初期余晖举行的国际最高精度的丈量，探测到了国际上第一例及第二例快速射电暴的电磁对于应体为磁星,破解了其发源之谜，刷新了直接丈量宇宙最强磁场（超16亿特斯拉）的记载、发明迄今为止黑洞中最高能量（200keV以上）的准周期震荡等。

今朝，我国正倡议并牵头多个空间千里镜项目，势必为将来的空间不雅测使命斥地新的前沿，鞭策咱们对于宇宙的熟悉。

——中国空间站工程巡天千里镜（CSST）是我国载人空间站旗舰级项目，规划在2024年发射。它是我国迄今为止最年夜的空间天文基础装备，具备年夜视场、高像质、宽波段等凸起特色，研究触及宇宙学、星系科学、太阳系科学及系生手星等范畴的诸多前沿热门标的目的及庞大科学问题。

——由欧洲及其他地域的多个研究单元介入的国际旗舰级空间千里镜-加强型X射线时变与偏振空间天文台（eXTP），估计于2028年摆布发射。它的焦点科学方针可归纳综合为：一奇（黑洞）、二星（中子星及夸克星）、三极度（极度引力、磁场及密度），将研究黑洞、中子星中的新物理历程，包括极度引力前提下的广义相对于论、极度密度前提下的量子色动力学及极度磁场前提下的量子电动力学等基本纪律。

——“全变源追踪猎人星座”规划（CATCH）也是我国倡议的空间项目，估计于2030年摆布完成部署。它将由百颗微卫星构成智能化X射线不雅测星座，旨于对于全天变源开展多方针、多参量、不间断不雅测，实现描画极度宇宙多参量动态全景的焦点科学方针。CATCH规划的实行将进一步晋升我国于空间天文范畴的探测能力，并促成国际互助与交流。

空间千里镜的发射是为了降服地面不雅测的限定，提供更清楚、正确及持续的不雅测数据。它可以或许消弭年夜气滋扰及接收、不雅测更深的宇宙及更细微的细节，以和实现持续不雅测。经由过程空间千里镜，咱们可以或许深切摸索宇宙的发源、演化及布局，研究恒星、行星、星系以和宇宙中的各类征象及历程。空间千里镜简直造价昂扬，但它们是仰望星空的人类之眼，其获取的常识、给人类社会带来的福祉，将影响深远。

（作者：马瑞灿、葛明玉、郑世界，别离系中国科学院高能物理研究所博士、研究员、副研究员，CATCH规划卖力人陶炼研究员、GECAM首席科学家熊少林研究员对于本文亦有孝敬）