中国空间站多功能光学平台高空间分辨本领多色深度巡天

1、 中国空间站中国空间站 多功能光学平台多功能光学平台高空间分辨本领高空间分辨本领多色多色深度巡天深度巡天 载人飞船核心舱货运飞船InSAR天线实验舱I实验舱II机械臂 望远镜参数：望远镜参数：口径：口径： 2米米焦比：焦比： f / 18焦距：焦距： 36米米视场：视场：1.5 度（直径）度（直径） CCD 参数参数10k x 10k pixelPixel size : 9 微米微米Pixel scale 0”.052 / pixel1 CCD 视场视场 ： 8.6 角分角分7 x 7 CCD 覆盖覆盖1度度 x 1度度C1C2C3C4C5C6Grism 视场方向视场方向漂移扫描方向漂移扫描方

2、向颜颜色色15分钟分钟129秒秒 观测模式观测模式 部分跟踪部分跟踪 + CCD扫描：扫描： 当卫星绕地运行时，望远镜对目标天区的跟踪速度控制在15分钟内望远镜光轴在卫星运行方向上移动1度。 即：望远镜的跟踪使得 一颗星从进入第一个CCD的第一行移动到第7个CCD的最后一行的时间为 15分钟（900秒）。 即， 一颗星从进入任何一个CCD的第一行移动到该CCD的最后一行的时间为300 / 7 =129 秒， 同时，CCD的行转移速度与其同步 从而实现： 在在15分钟内，分钟内， 1平方度天区，积分平方度天区，积分129秒秒 ， 7个波段个波段 观测进度观测进度卫星轨道运行一圈卫星轨道运行一圈

3、90 分钟分钟 对天观测时间对天观测时间 45 分钟分钟 可观测可观测 3平方度平方度 每天卫星运行每天卫星运行16圈圈 ， 可观测可观测 48平方度平方度每年可观测每年可观测 17520平方度，平方度，7个颜色，个颜色，V26 等等S/N = 5 如果空间站寿命是如果空间站寿命是10年，以后可以有几种选年，以后可以有几种选择：择： 1）重复观测提高极限星等（提高信噪比），）重复观测提高极限星等（提高信噪比）， 并找变星并找变星 2）换滤光片，增加波段）换滤光片，增加波段 3）选区观测，找短时标变星）选区观测，找短时标变星 4）对某些天区深度观测）对某些天区深度观测 5）.焦比：焦比： f/1

4、8像质：像质： 0.1 角秒角秒 （FWHI)跟踪时焦面不动跟踪时焦面不动跟踪稳定性跟踪稳定性 0.01 角秒角秒 ？对对CCD要求：要求：高量子效率（特别在高量子效率（特别在UV 及及 近红外）近红外）温控（不制冷）温控（不制冷）读出噪声低读出噪声低 1 e / pixelCCD 造价：造价： 滤光片滤光片1 CCD ? US$1M 1 片片 3k US$50 CCD ? US$50M 50片片 150k US$ = 1M RMB波段范围：波段范围： 在探测器可能的条件下，尽量向在探测器可能的条件下，尽量向UV及及 IR延伸延伸对望远镜、对望远镜、CCD及空间站的要求及空间站的要求更宏伟的方

5、案如果经费容许，在望远镜的焦面前加一个分色片，把如果经费容许，在望远镜的焦面前加一个分色片，把光路分成二路，光路分成二路，一路波长一路波长 5000 埃，埃， 配二套配二套CCD， 一套蓝敏，一套蓝敏，一套红敏。一套红敏。 使巡天的颜色增加到使巡天的颜色增加到14个个经费增加一倍经费增加一倍 科学目标科学目标 与与 科学地位科学地位在在2020年建成时，将是国际上独一无二年建成时，将是国际上独一无二的巡天样本。在：的巡天样本。在：空间分辨本领空间分辨本领极限星等极限星等分光光度（天体能量分布）分光光度（天体能量分布）天区覆盖天区覆盖远远超过现有的远远超过现有的SDSS巡天，也超过计巡天，也超过

6、计划中的划中的LSST 宇宙学宇宙学 1. 最深的星系全天分布-宇宙大尺度结构 最高空间分辨本领，可以最有效地把星系与恒星分开， 最深的极限星等，可以把星系样本延伸到最远的宇宙距离 最多的颜色，可以定出最精确的测光红移 2. 暗能量、暗物质 最高的空间分辨本领+最精确的测光红移，可以最好地获得弱引力透镜样本 最好的星系BAO样本 最好的星系团计数 3. 星系团物理 最精确的测光红移，可以最准确地确定星系团成员 最精确的测光精度，可以最精确地确定星系团光度函数 与Planck等CMB结合， 可以宏伟的科学目标宏伟的科学目标 近场宇宙学近场宇宙学1. 近场星系物理、星系演化 最高空间分辨本领，可以

7、最精确确定星系二维光度分布， 最精确的星系二维分光光度测量，可以最大样本定出星系的化学丰度、年龄的分布 最深的发射线巡天，可以获得星系中恒星形成区样本2. 星系环境 最高空间分辨本领，可以研究星系的相互作用及并合过程宏伟的科学目标宏伟的科学目标 银河系银河系1. 银河系结构 最高空间分辨本领，可以最精确确定银河系的恒星计数， 最精确恒星光光度测量，可以最大样本定出恒星的分类、化学丰度 最深的发射线巡天（GRISM）宏伟的科学目标宏伟的科学目标 恒星物理恒星物理最好的恒星分光光度测量可以获得最完备的1. 贫金属星样本2. 褐矮星样本3. 星团赫-罗图4. 恒星形成区5. 各类发射线天体 宏伟的科

8、学目标宏伟的科学目标 与其他国际大天文设备与其他国际大天文设备的的合作与优势互补合作与优势互补 这项巡天样本，将吸引大批国际重大天文观测设备与我们合作，使我国可以通过她，获得其他国际重大天文观测设备的使用权宏伟的科学目标宏伟的科学目标要说明的问题：1. 滤光片数目、CCD及波段有待优化2. 望远镜的跟踪时间及覆盖天区有待优化3. 数据量： 按一套CCD系统， 每个CCD 10k x 10 k x 2B =0.2 GB 49个 CCD 数据量 10 GB 每天数据量 48 x 10GB 500 GB = 0.5 TB 如果 图像数据每一个月运回， 即 15TB 每天实时在线处理后，仅传回星表，则每天要传回的星表量为： 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 天体 每天48