front view in 3D:
為系統科學利用科研力量和引領相關研究,有效利用空間天文台,中國載人航天工程辦公室在全國統籌佈局建設四個CSST科學中心,粵港澳大灣區科學中心就是其中之一。另外三個科學中心分別落戶在北京大學、國家天文台和長三角地區。四大中心將在科學研究、數據處理和國際交流等方面協同發力,提升中國空間天文研究能力與水平。
而CSST采用了一个叫做“Cook型离轴三镜消像散光学设计”(这个所谓的cook型指的
是二次成像,相对于一次成像的Wetherell型)中国科学院长春光学精密机械与物理研究所首席科学家韩昌元早在1998年就装调成功国内第一台离轴三反镜光学系统,且这一系统很快就被应用到了航天之中。长春光机所的离轴三反系统已成功应用于六个航天型号任务、十余台空间光学载荷。
美國第一颗地球同步轨道光学监视卫星,就是这离轴三镜
再说一个大家非常熟悉的应用:
这张火星表面照片是天问一号高分辨率相机的杰作,而天问一号高分辨率相机就是
离轴三反系统,而且也是由长春光机所研制的。
这相机焦距4640mm,全视场角2°×0.7,分辨率很高,成像质量优秀,全系统只有43
千克!
那么问题来了,离轴三反系统優點
1、全反射镜系统,无折射,这样就没有色差,别小看了色差,在业余天文里,无
色差只是让目标照片没有紫边,而在CSST这种科学目的的望远镜中,没有色差意味
着可以观测的频段宽很多。
2、光路折转较多,这样可以有效地缩减全系统体积(参见下图,可以后上面发的
哈勃的RC光路对比一下)
3、三反系统的视场比两反要大,这点对于普查相机来说很重要。
4、离轴三反,离轴三反,除了三反还有这个离轴。为啥要离轴呢?原因就是为了
完全消除镜子之间遮挡,这点对成像质量的影响也很重要,下面我们详细地说。
望远镜一个极为重要的指标叫做解析力,它是指能够分辨视场角多么小的目标的一
个能力。学过物理的人大概率听说过瑞利衍射极限或者瑞利判据,用通俗的语言说
就是望远镜的口径有多大,它分辨两个非常近的小点的能力越强。哈勃的口径为
2.4米,CSST口径为2米 ,这样哈勃的理论角分辨率就要高于CSST,
极限情况下,哈勃能分辨的目标,CSST 不一定能分辨。但哈勃的RC系统,和无数卡
塞格林系统一样,同轴设置的副镜要遮挡掉一部分主镜的面积,这样就造成了有效
孔径的下降。
哈勃为了获得良好的杂光抑制效应,在副镜周围设置了一个巨大的光阑
(baffle),如上图红框所示。这个光阑占据了主镜30%的直径,我们可以简单地
进行一下计算,哈勃的主镜面积为4.52平方米,去除掉遮挡,只剩下4.12平方米,
而CSST的主镜无任何遮挡物,等效孔径基本上就是主镜尺寸,即3.14平方米。CSST
在主镜口径劣势的情况下做到了包含光学系统和后端模块所有静态误差以及姿态控
制、稳像、微振动等动态因素的PSF 80%能量集中度半径REE80这一核心成像质量指
标和哈勃相同,均为0.15秒。这就是为什么有宣传说“CSST有哈勃的精度,却同时
拥有300倍视场”的原因。不过要理性的指出,这一指标达到哈勃水平并非CSST角分
辨率超过哈勃,哈勃的解析力还是更强的。
不同比例的遮挡对于理论解析力没有影响,但是会严重影响信噪比,这在实践中同
样可以被认为是影响观测质量,在无遮挡下,你几乎看不见衍射条纹,因为对比度
实在是很强烈,大遮挡下你能看见,这代表了信噪比的降低。
but this TV show is providing some contradicting info:
the FOV is only ~ 4 times larger than Hubble
央視新聞 weibo
The telescope capsule, named Xuntian, is expected to provide observation data for astronomical and physical studies to help scientists better understand the universe. During its expected 10-year operation, it will be able to observe over 40 percent of the sky.
The capsule can dock with the space station for maintenance and refueling.
launch date: end of 2023
Second update: 2024
Third update: end of 2024
CSST2024 update: 21 dec 2026
Sep 2024 update: 2027
Below is a presentation a few years ago( which makes more sense) Dawes limit
16/2/2023
计划2024年发射的巡天空间望远镜,主要任务是宇宙探测,完成全天球的巡天探测和重点关注区域的精细探测。
在精细探测方面,对光轴精度、绕光轴精度的要求为亚角秒级,稳定度的要求为毫角秒每秒级;在高效完成全天球巡天探测方面,按探测区域大小对空间机动性和稳定时间提出分类且严格的要求。
Note the updated solar panel
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,带给我们彩色的宇宙样貌;另外12块探测器则用于无缝光谱观测
15/3/2023
Instrument payload:
多色成像和无缝光谱巡天模块 slitless spectrograph ( CFI)
多通道成像仪 filterwheel imager (survey cam)
积分视场光谱仪 Integral field spectrograph (IFS) cf NIRSPEC
系外行星成像星冕仪 exoplanet coronagraph (CPIC)
高灵敏度太赫兹模块 Terahertz imaging spectrometer (THz)
14 jul 2023
Reference:
joint science center for CSST 中国空间站工程巡天望远镜科学工作联合中心
Peschel freeform mirror telescope
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