中國(guó)空間站多功能光學(xué)平臺(tái)高空間分辨本領(lǐng)多色深度巡天

1、 中國(guó)空間站中國(guó)空間站 多功能光學(xué)平臺(tái)多功能光學(xué)平臺(tái)高空間分辨本領(lǐng)高空間分辨本領(lǐng)多色多色深度巡天深度巡天 載人飛船核心艙貨運(yùn)飛船InSAR天線實(shí)驗(yàn)艙I實(shí)驗(yàn)艙II機(jī)械臂 望遠(yuǎn)鏡參數(shù)：望遠(yuǎn)鏡參數(shù)：口徑：口徑： 2米米焦比：焦比： f / 18焦距：焦距： 36米米視場(chǎng)：視場(chǎng)：1.5 度（直徑）度（直徑） CCD 參數(shù)參數(shù)10k x 10k pixelPixel size : 9 微米微米Pixel scale 0”.052 / pixel1 CCD 視場(chǎng)視場(chǎng) ： 8.6 角分角分7 x 7 CCD 覆蓋覆蓋1度度 x 1度度C1C2C3C4C5C6Grism 視場(chǎng)方向視場(chǎng)方向漂移掃描方向漂移掃描方

2、向顏顏色色15分鐘分鐘129秒秒 觀測(cè)模式觀測(cè)模式 部分跟蹤部分跟蹤 + CCD掃描：掃描： 當(dāng)衛(wèi)星繞地運(yùn)行時(shí)，望遠(yuǎn)鏡對(duì)目標(biāo)天區(qū)的跟蹤速度控制在15分鐘內(nèi)望遠(yuǎn)鏡光軸在衛(wèi)星運(yùn)行方向上移動(dòng)1度。 即：望遠(yuǎn)鏡的跟蹤使得 一顆星從進(jìn)入第一個(gè)CCD的第一行移動(dòng)到第7個(gè)CCD的最后一行的時(shí)間為 15分鐘（900秒）。 即， 一顆星從進(jìn)入任何一個(gè)CCD的第一行移動(dòng)到該CCD的最后一行的時(shí)間為300 / 7 =129 秒， 同時(shí)，CCD的行轉(zhuǎn)移速度與其同步 從而實(shí)現(xiàn)： 在在15分鐘內(nèi)，分鐘內(nèi)， 1平方度天區(qū)，積分平方度天區(qū)，積分129秒秒 ， 7個(gè)波段個(gè)波段 觀測(cè)進(jìn)度觀測(cè)進(jìn)度衛(wèi)星軌道運(yùn)行一圈衛(wèi)星軌道運(yùn)行一圈

3、90 分鐘分鐘 對(duì)天觀測(cè)時(shí)間對(duì)天觀測(cè)時(shí)間 45 分鐘分鐘 可觀測(cè)可觀測(cè) 3平方度平方度 每天衛(wèi)星運(yùn)行每天衛(wèi)星運(yùn)行16圈圈 ， 可觀測(cè)可觀測(cè) 48平方度平方度每年可觀測(cè)每年可觀測(cè) 17520平方度，平方度，7個(gè)顏色，個(gè)顏色，V26 等等S/N = 5 如果空間站壽命是如果空間站壽命是10年，以后可以有幾種選年，以后可以有幾種選擇：擇： 1）重復(fù)觀測(cè)提高極限星等（提高信噪比），）重復(fù)觀測(cè)提高極限星等（提高信噪比）， 并找變星并找變星 2）換濾光片，增加波段）換濾光片，增加波段 3）選區(qū)觀測(cè)，找短時(shí)標(biāo)變星）選區(qū)觀測(cè)，找短時(shí)標(biāo)變星 4）對(duì)某些天區(qū)深度觀測(cè)）對(duì)某些天區(qū)深度觀測(cè) 5）.焦比：焦比： f/1

4、8像質(zhì)：像質(zhì)： 0.1 角秒角秒 （FWHI)跟蹤時(shí)焦面不動(dòng)跟蹤時(shí)焦面不動(dòng)跟蹤穩(wěn)定性跟蹤穩(wěn)定性 0.01 角秒角秒 ？對(duì)對(duì)CCD要求：要求：高量子效率（特別在高量子效率（特別在UV 及及 近紅外）近紅外）溫控（不制冷）溫控（不制冷）讀出噪聲低讀出噪聲低 1 e / pixelCCD 造價(jià)：造價(jià)： 濾光片濾光片1 CCD ? US$1M 1 片片 3k US$50 CCD ? US$50M 50片片 150k US$ = 1M RMB波段范圍：波段范圍： 在探測(cè)器可能的條件下，盡量向在探測(cè)器可能的條件下，盡量向UV及及 IR延伸延伸對(duì)望遠(yuǎn)鏡、對(duì)望遠(yuǎn)鏡、CCD及空間站的要求及空間站的要求更宏偉的方

5、案如果經(jīng)費(fèi)容許，在望遠(yuǎn)鏡的焦面前加一個(gè)分色片，把如果經(jīng)費(fèi)容許，在望遠(yuǎn)鏡的焦面前加一個(gè)分色片，把光路分成二路，光路分成二路，一路波長(zhǎng)一路波長(zhǎng) 5000 埃，埃， 配二套配二套CCD， 一套藍(lán)敏，一套藍(lán)敏，一套紅敏。一套紅敏。 使巡天的顏色增加到使巡天的顏色增加到14個(gè)個(gè)經(jīng)費(fèi)增加一倍經(jīng)費(fèi)增加一倍 科學(xué)目標(biāo)科學(xué)目標(biāo) 與與 科學(xué)地位科學(xué)地位在在2020年建成時(shí)，將是國(guó)際上獨(dú)一無(wú)二年建成時(shí)，將是國(guó)際上獨(dú)一無(wú)二的巡天樣本。在：的巡天樣本。在：空間分辨本領(lǐng)空間分辨本領(lǐng)極限星等極限星等分光光度（天體能量分布）分光光度（天體能量分布）天區(qū)覆蓋天區(qū)覆蓋遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的SDSS巡天，也超過計(jì)巡天，也超過

6、計(jì)劃中的劃中的LSST 宇宙學(xué)宇宙學(xué) 1. 最深的星系全天分布-宇宙大尺度結(jié)構(gòu) 最高空間分辨本領(lǐng)，可以最有效地把星系與恒星分開， 最深的極限星等，可以把星系樣本延伸到最遠(yuǎn)的宇宙距離 最多的顏色，可以定出最精確的測(cè)光紅移 2. 暗能量、暗物質(zhì) 最高的空間分辨本領(lǐng)+最精確的測(cè)光紅移，可以最好地獲得弱引力透鏡樣本 最好的星系BAO樣本 最好的星系團(tuán)計(jì)數(shù) 3. 星系團(tuán)物理 最精確的測(cè)光紅移，可以最準(zhǔn)確地確定星系團(tuán)成員 最精確的測(cè)光精度，可以最精確地確定星系團(tuán)光度函數(shù) 與Planck等CMB結(jié)合， 可以宏偉的科學(xué)目標(biāo)宏偉的科學(xué)目標(biāo) 近場(chǎng)宇宙學(xué)近場(chǎng)宇宙學(xué)1. 近場(chǎng)星系物理、星系演化 最高空間分辨本領(lǐng)，可以

7、最精確確定星系二維光度分布， 最精確的星系二維分光光度測(cè)量，可以最大樣本定出星系的化學(xué)豐度、年齡的分布 最深的發(fā)射線巡天，可以獲得星系中恒星形成區(qū)樣本2. 星系環(huán)境 最高空間分辨本領(lǐng)，可以研究星系的相互作用及并合過程宏偉的科學(xué)目標(biāo)宏偉的科學(xué)目標(biāo) 銀河系銀河系1. 銀河系結(jié)構(gòu) 最高空間分辨本領(lǐng)，可以最精確確定銀河系的恒星計(jì)數(shù)， 最精確恒星光光度測(cè)量，可以最大樣本定出恒星的分類、化學(xué)豐度 最深的發(fā)射線巡天（GRISM）宏偉的科學(xué)目標(biāo)宏偉的科學(xué)目標(biāo) 恒星物理恒星物理最好的恒星分光光度測(cè)量可以獲得最完備的1. 貧金屬星樣本2. 褐矮星樣本3. 星團(tuán)赫-羅圖4. 恒星形成區(qū)5. 各類發(fā)射線天體 宏偉的科

8、學(xué)目標(biāo)宏偉的科學(xué)目標(biāo) 與其他國(guó)際大天文設(shè)備與其他國(guó)際大天文設(shè)備的的合作與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)合作與優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) 這項(xiàng)巡天樣本，將吸引大批國(guó)際重大天文觀測(cè)設(shè)備與我們合作，使我國(guó)可以通過她，獲得其他國(guó)際重大天文觀測(cè)設(shè)備的使用權(quán)宏偉的科學(xué)目標(biāo)宏偉的科學(xué)目標(biāo)要說(shuō)明的問題：1. 濾光片數(shù)目、CCD及波段有待優(yōu)化2. 望遠(yuǎn)鏡的跟蹤時(shí)間及覆蓋天區(qū)有待優(yōu)化3. 數(shù)據(jù)量： 按一套CCD系統(tǒng)， 每個(gè)CCD 10k x 10 k x 2B =0.2 GB 49個(gè) CCD 數(shù)據(jù)量 10 GB 每天數(shù)據(jù)量 48 x 10GB 500 GB = 0.5 TB 如果 圖像數(shù)據(jù)每一個(gè)月運(yùn)回， 即 15TB 每天實(shí)時(shí)在線處理后，僅傳回星表，則每天要傳回的星表量為： 每平方度 ：Log10N(m) = -0.0003 m3 + 0.0019 m2 + 0.484 m - 3.82 = 8.8316 N（26） = 7 x 10 8 天體 每天48