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中國巡天空間望遠鏡
鎖定
巡天空間望遠鏡，英文名 China Space Station Telescope (CSST)，是中國載人航天工程規劃建設的大型空間天文望遠鏡，口徑2米，兼具大視場和高像質的優異性能，並具備在軌維護升級的能力。巡天空間望遠鏡的後端天文模塊包括：多色成像和無縫光譜巡天模塊、多通道成像儀、積分視場光譜儀、系外行星成像星冕儀、高靈敏度太赫茲模塊。巡天空間望遠鏡以大規模天文巡天為主任務，致力於成為一個面向國際開放的、先進的且專門服務於天文學及物理學研究的空間天文台。
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CSST是中國空間站工程最重要的空間科學設施，是中國迄今為止規模最大、指標最先進的新一代旗艦級空間天文望遠鏡，也將是未來十年國際最重要的空間天文觀測儀器之一，被稱為“中國哈勃”，精度與哈勃望遠鏡相當，但視場可達到哈勃望遠鏡的300倍。其科學研究工作涉及到暗物質、暗能量、宇宙學、星系起源與演化、恆星、太陽系和系外行星等天文學領域的前沿熱點方向和重大科學問題
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- 中文名
- 中國巡天空間望遠鏡
- 外文名
- China Space Station Telescope
- 用 途
- 其科學研究工作涉及到暗物質、暗能量、宇宙學、星系起源與演化、恆星、太陽系和系外行星等天文學領域的前沿熱點方向和重大科學問題
- 英文縮寫
- CSST
目錄
中國巡天空間望遠鏡發展歷史
CSST計劃於2024年前後發射。2023年3月27日至4月1日，中國巡天空間望遠鏡（CSST）首屆科學年會在北京成功舉行。
中國巡天空間望遠鏡科學目標
中國巡天空間望遠鏡宇宙學
宇宙學是研究宇宙和物質起源演化基本規律的重要前沿科學分支。利用CSST大天區巡天和超深場觀測提供的豐富觀測數據深入開展宇宙學觀測和理論研究，是CSST科學研究的重要領域。
1. 宇宙加速膨脹與暗能量
通過對弱引力透鏡、重子聲波振盪、紅移畸變的測量和星系團統計研究，結合宇宙微波背景、超新星等數據，重建宇宙膨脹和結構增長曆史；利用星系尺度強引力透鏡數據和背景天體多個像之間時間延遲進行宇宙學參數估計，分析描繪宇宙膨脹率和空間曲率；通過上述研究檢驗暗能量模型和引力理論。
2. 宇宙暗物質
利用強弱引力透鏡等方法重構宇宙物質密度場並描繪暗物質在不同尺度上的密度分佈，結合其他波段觀測數據，以限制暗物質屬性，研究其質量、自相關作用、與重子物質的相互作用等，限制暗物質相關的宇宙學參數；研究暗物質暈和星系的共同演化；探索暗物質的宇宙分佈特性及演化。
3. 星系成團性和宇宙大尺度結構
通過星系大樣本的統計分析，研究星系和暗物質成團性，限制宇宙學參數；通過弱引力透鏡、重子聲波振盪、紅移畸變、星系團統計等宇宙學探針研究宇宙大尺度結構與演化，測定宇宙學參數；結合宇宙微波背景、超新星等數據，研究中微子性質和原初擾動等。
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中國巡天空間望遠鏡星系和活動星系核
星系是構成可見宇宙的基本單元。星系的形成演化是現代天文學的核心研究內容之一。利用CSST大天區巡天和超深場觀測提供的豐富數據研究星系和活動星系核／大質量黑洞的各種性質及演化規律，是CSST科學研究的重要領域。
1. 星系的形態結構及其演化
實現星系形態的快速自動分類，研究星系中心結構及不同成分、不同類型星系結構隨紅移的演化規律；研究活動星系核寄主星系的結構分解和形態，星系結構形態與其他波段物理特性的聯繫，低紅移矮星系結構與形態，星系外圍區域結構形態特徵；理解星系結構演化的物理機制。
2. 星系演化及對環境的依賴
搜尋星系團和星系羣及大尺度空洞；研究星系和星系星族的物理性質和統計性質（光度函數、質量函數等）、恆星形成峯值後期關鍵物理過程、強發射線星系和特殊星系、不同尺度環境對星系的影響，星系氣體和星系性質以及與環境的關聯。
3. 高紅移星系和宇宙再電離
建立高紅移萊曼截斷星系（LBG）和萊曼發射線星系（LAE）觀測樣本；研究高紅移星系的形成、演化、物理性質和星族成分；利用高紅移星系研究宇宙再電離和再電離中後期星系的大尺度環境。
4. 活動星系與超大質量黑洞
構建活動星系核與類星體大樣本；研究星系與大質量黑洞的協同演化，活動星系核與類星體的結構、能譜分佈、光變及輻射機制，類星體寄主星系中的核反饋與恆星形成，活動星系核與類星體的統計性質及宇宙學演化，研究特殊類型的活動星系核與類星體。
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中國巡天空間望遠鏡銀河系及近鄰星系
銀河系和近鄰星系構成的本星系羣對研究星系的精細結構、形成和演化，星系際環境對星系的影響，以及第一代恆星探測和限定暗物質性質等天體物理和宇宙學基本問題具有重要意義。
1. 銀河系及近鄰星系的星族研究
測量不同星族的初始質量函數並揭示其與金屬丰度、年齡和恆星形成環境的關聯，研究星團多星族的起源問題；對小質量恆星的物理性質開展觀測研究；利用年齡跨越極大的恆星研究銀河系演化歷史；發現更多近鄰星系的潮汐星流並測量其星族性質。
2. 銀河系及近鄰星系的消光和塵埃分佈
測定從近紫外到近紅外的星際消光率，測定星際消光在銀河系及近鄰星系的空間分佈，研究消光率隨星際環境和星系環境的變化，為CSST提供改進的銀河系消光模型；構造星際塵埃模型，獲得塵埃基本特性與環境的關係。
3. 銀河系和本星系羣的組成和結構
探測銀河系邊界，搜尋更多子結構，測量銀河系和近鄰星系暗物質質量分佈；研究銀盤結構特徵和核球棒結構的幾何參數；探究銀河系形成及長期動力學演化關聯；搜尋極暗矮星系，描繪M31/M33的結構，在星系羣層級限制冷暗物質宇宙模型。
4. 銀河系及近鄰星系的化學演化
中國巡天空間望遠鏡恆星科學
恆星是宇宙中可見物質的主要存在形式，恆星物理學是現代天體物理學的重要基石。恆星形成、結構和演化規律研究是認識星系進而認識整個宇宙的基礎，是天體物理學的前沿領域。
1. 雙星的重要科學問題
獲取質量和質量比更大的雙星樣本，研究雙星族的統計性質隨恆星參數和環境的內稟變化；結合外部光譜觀測數據，研究光譜雙星在不同環境下的參數分佈；通過重要雙星演化階段大樣本，發展更普適的雙星星族合成模型；對雙星演化的物質交換和公共包層演化等關鍵過程進行限制；研究吸積白矮星及相關天體。
2. 恆星形成和演化
觀測近鄰恆星形成區分子云和塵埃消光並導出柱密度圖像；研究不同年輕星體的星周盤吸積率、伴星率及其隨質量的關係，探索恆星形成區在本星系環境下的形成和演化；搜尋長週期大振幅變星（LPV），極大質量恆星和WR型恆星，對大質量恆星的星風損失和雙星演化提供約束。
3. 恆星活動及後期演化
研究恆星磁活動與恆星演化的關係以及白矮星、中子星和黑洞等緻密天體。證認並建立白矮星樣本，研究白矮星光度函數，恆星形成率和死亡率；研究恆星緻密天體雙星、超新星形成和恆星級雙黑洞，篩選黑洞候選體。構建黑洞質量分佈，測定緻密天體的質量。
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中國巡天空間望遠鏡基於CSST的天體測量
CSST的成像質量和觀測深度為發展高精度天體測量提供了有利條件，將顯著加深加密現有天球參考架，也為推動天體物理和天體測量科學研究提供了新的機遇。
1. 建立深度天球參考架
建立深場河外源以及近紅外天球參考架，與國際相關天球參考架進行匹配認證，對近紅外亮星進行高精度天體測量處理，為各終端提供觀測數據的位置和姿態校準參照；結合小行星動力學模型、密近交會測定等方法進行行星曆錶相關研究。
2. CSST天體測量的科學應用
開展雙星/多星系統的證認及其軌道研究，利用近紅外天體測量數據改進銀河系的結構和演化模型；視差測量及在造父變星識別、紅巨支尖星高精度距離測量方面的應用；太陽系天體及其周圍結構的掩星事件等研究。
3. 天體測量相對論模型研究
中國巡天空間望遠鏡系外行星與太陽系天體
太陽系外行星與太陽系天體探測與研究是當前國際天文學重要的前沿和熱點領域之一。利用CSST獨特的觀測能力開展系外行星和太陽系天體的觀測研究，將加深對宇宙中行星和太陽系形成和演化的深入理解。
1. CSST系外行星觀測研究
開展使用星冕儀觀測銀河系和近鄰星系系外類木行星目標的研究優選、恆星周盤直接成像和外星黃道塵觀測研究；探索系外行星凌星和微引力透鏡觀測，研究恆星對行星系統出現率，軌道構型的影響，研究行星系統的特徵差異。
2. 系外行星系統和原行星盤探索
系外行星系統的理論和數值模擬研究；冷、熱氣體巨行星和中小尺寸行星大氣性質、演化規律研究、與宿主恆星相互作用、原行星盤三維結構觀測研究；白矮星和雙星附近行星的探測和統計學研究。
3. CSST太陽系天體觀測
發現一批柯伊伯帶天體並提升既有柯伊伯帶天體的軌道數據質量；顯著增加高軌道傾角小天體的數據量；搜索主帶彗星並獲取其形態特徵，建立彗星物理參數數據庫；搜索地球近臨空間小天體進行統計研究；開展活動性小天體成分、分佈和演化研究，對大行星的不規則衞星開展搜索與觀測。
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中國巡天空間望遠鏡暫現源／變源和重要天文事件響應
暫現源／變源和重要天文事件響應
暫現源（變源）和突發天文事件一般伴隨着劇烈的能量釋放過程，是研究極端條件下物理的難得機遇。當前天文學已進入了多信使研究新時代，CSST也必然要對突發重要天文事件做出響應，做出獨特貢獻。
1. 超新星及重要爆發現象
超新星等暫現源光學對應體的搜尋證認和多參數探測；研究高紅移Ia超新星等標準燭光及對暗能量性質和前身星模型限制、不同類超新星爆發機制、第一代恆星爆發及再電離；開展超新星及暫現源的多波段協同觀測，超新星引力透鏡及哈勃常數測量。
2. CSST對重要突發天文事件的響應
搜尋引力波事件、高紅移伽馬射線暴、黑洞潮汐撕裂恆星事件（TDE）、快速射電暴、耀變體、高能中微子和高能宇宙線輻射源等的光學對應體，優化觀測策略，開展重要突發天文事件的多波段多信使研究和時域天文研究，探究目標源的高能物理過程和物理機制。
重視並挖掘巡天相機外其他終端儀器模塊的特色，發揮這些模塊在各研究領域的重要作用：利用CSST多通道成像儀（MCI）多色分光特點，建立巡天定標星表，提高流量定標精度，開展可見紫外超深場觀測；利用積分視場光譜儀（IFS）同時獲取圖像光譜觀測的特點，開展特定目標的精細深度觀測；發揮系外行星成像星冕儀（CPIC）高對比度直接觀測能力，開展系外行星和闇弱目標的研究；利用超導太赫茲譜儀（STS）的特殊波段和譜分辨能力，開展星際分子觀測和中性碳巡視等。
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- 參考資料
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- 1. 中國巡天空間望遠鏡首屆科學年會成功舉行 ．科技日報．2023-04-05[引用日期2023-04-05]
- 2. 中國空間站工程巡天望遠鏡首次科學年會在京舉辦 ．光明網百家號[引用日期2023-04-13]
- 3. 宇宙學--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 4. 暗能量、暗物質和宇宙結構形成和演化--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 5. 概況--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 6. 恆星科學--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 7. 基於CSST的天體測量--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 8. 系外行星與太陽系天體--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 9. 暫現源／變源和重要天文事件響應--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
- 10. 設施概況--CSST ．http://www.nao.cas.cn/csst/[引用日期2023-05-01]
