もう一つの国宝！中国初の宇宙望遠鏡 CSST が登場

つい最近、2022年7月12日北京時間22時30分頃、現アメリカ大統領バイデン氏がウェッブ宇宙望遠鏡で撮影した最初の一連の写真を公開し、皆を驚かせた。こうなると、我が国にこれほど強力な宇宙望遠鏡があるのだろうかと人々は不思議に思うだろう。答えはもちろんイエスです！長春にある中国科学院光学精密機械物理研究所では、高さ約14メートル、長さ約20メートルの巨大な建造物が建設中だ。これは我が国が独自に開発した宇宙望遠鏡、中国探査宇宙望遠鏡（CSST）です。

「天を測り、千の川を遠く見る」毛沢東の詩の中の「天を測る」という言葉は、先駆的で想像力に富んだ言葉であり、今日では新たな意味を与えられつつある。天文学において、スカイサーベイとは、空のスキャン可能なすべての領域をブロックごとに無差別にスキャンする天文観測の「国勢調査」モードです。簡単に言えば、宇宙の全身 CT スキャンを行うようなものです。

国立天文台の陳建生院士は「1980年代に地上調査の機会を逃した。その後、米国のスローン（SDSS）望遠鏡が地上調査を実施し、現在はLSSTも開始する。しかし、宇宙での光学調査はまだ始まっておらず、宇宙調査は極めて重要である。地上調査よりも桁違いに優れた画質を実現できるため、宇宙調査の機会があれば、中国の天文学が非常に注目すべき時代に入ったことを意味する」と語った。陳建生院士が述べたように、宇宙調査は今日の中国の天文学研究の重要な目標である。天体観測の黄金時代を迎えた今、中国は独自の宇宙観測を実施しなければならない。 2009年12月、中国の宇宙ステーションの科学研究の方向と必要な実験設備に関する議論の中で、大口径宇宙光学望遠鏡を建設するというアイデアが初めて提案されました。 2012年3月、宇宙ステーションミッション計画委員会の100名を超える専門家が宇宙ステーションの科学研究プロジェクトを審査・採点し、CSSTは有人宇宙工学の優先的な支援を受けました。最善の望遠鏡提案を選択し、資金を評価した後、CSST は 2013 年 11 月に正式に開始されました。

科学者はなぜ空に望遠鏡を設置するのでしょうか?科学的価値はコストをはるかに上回る

宇宙望遠鏡のコストとメンテナンスは、地上の望遠鏡よりもはるかに高くなります。なぜそれを建設するためにこれほど莫大な費用を支払わなければならないのでしょうか?まず、地上の光学望遠鏡は大気の影響を受けます。地上の観測地点が最も優れている場合でも、光学帯域の望遠鏡の解像度は 0.7 秒角を超えることはほとんどありません。それに比べて、遠い宇宙にある銀河のほとんどは、大きさがわずか数秒角程度です。多くの遠方の銀河は、地上の望遠鏡を使用しても、どのような構造であっても区別することが困難です。それらはほんの数個のぼやけたピクセルのように見え、科学者の研究ニーズを満たすには程遠いものです。真空中には大気が存在しないため、真空中の宇宙望遠鏡はこの問題を解決します。このアイデアは、1946年にアメリカの天体物理学者ライマン・スピッツァーによって大胆に提唱されました。しかし、世界初の人工衛星「スプートニク1号」が宇宙に飛び立ったのは、それから11年後の1957年10月4日のことでした。現在、ウェッブ望遠鏡の成功と、近々打ち上げられるCSSTによって、当時の人々の理想が現実のものとなりました。それらは天文学を新たな高みに引き上げ、人々のコミュニケーション方法や宇宙に対する理解にも影響を与えるでしょう。

スプートニク1号（百度百科事典より画像）

サーベイ望遠鏡の使命は何ですか?その役割は過小評価できない

スカイサーベイ観測は、CSST の軌道上運用における最も重要なタスクです。当初の10年間の事業計画によれば、完成までに約7年かかる見込みだ。同様に、調査データの処理とそれに対応する科学的研究作業も研究テーマの焦点となっています。観測的宇宙論研究では、多数の銀河系外天体のサンプルが必要となるため、CSST の天空サーベイ観測は、主に恒星密度と黄道光背景が低い中高銀河緯度と中高黄道緯度に焦点が当てられています。現在のミッション計画によると、CSST 調査には、17,500 平方度の多色画像観測、空の同じ領域でのシームレスなスペクトル観測、400 平方度の多色画像深場観測、空の同じ領域でのシームレスなスペクトル深場観測の 4 つの部分が含まれます。

このような大規模な天体調査プロジェクトを実施する目的は、サンプルを充実させ、データを収集することだけです。現状では、膨大な観測データが不足しているため、暗黒物質や暗黒エネルギー、宇宙の大規模構造、銀河や超大質量ブラックホールの形成と進化、太陽系外惑星など、天文学分野や基礎物理学における人類の研究には空白がある。巨大なデータベースのサポートがなければ、関連理論の信憑性を検証するための決定的な証拠を提供することは不可能であり、パラメータの測定精度を効果的に向上させることもできず、ひいては天文学研究のさらなる発展を妨げることになります。 CSSTのような大規模な天体観測プロジェクトは、天文学や基礎物理学関連分野におけるデータ不足の「切迫した必要性」をある程度緩和し、人類科学の発展を促進することができると信じています。

スカイサーベイ宇宙望遠鏡にはどのようなハイテク技術が搭載されているのですか?国宝にふさわしい

中国のスカイサーベイ望遠鏡の口径はハッブル望遠鏡に匹敵するが、その視野ははるかに広く、ハッブル望遠鏡の350倍、つまり約1.1平方度である。視野とは、望遠鏡で見ることができる空の範囲のことです。視野が広いほど、同時に観察できる物体の数が増えます。たとえば、視野角が 60 度のカメラもあれば、視野角が 70 度のカメラもあります。後者は前者よりも同じ距離でより広範囲の風景を撮影できます。 「ハッブル望遠鏡の視野は、指をまっすぐに伸ばしたときの爪の約100分の1の大きさだ。30年間宇宙を観測してきたが、そのデータは夜空のごく一部しかカバーしていない」と中国科学院国立天文台の劉継峰副所長は記者団に語った。それに比べて、中国の宇宙望遠鏡は天体観測に非常に適しており、大規模な宇宙観測を比較的迅速に完了することができます。さらに、中国の宇宙望遠鏡はオフアクシス3鏡光学系を採用しており、検出効率と精度が大幅に向上し、国際的にトップレベルにある。中国の宇宙望遠鏡の感光素子はハッブル宇宙望遠鏡のものよりはるかに大きい。中国のスカイサーベイ望遠鏡の最大の特徴は、中国の宇宙ステーションと一緒に飛行し、一緒に前進することであり、ウェッブ望遠鏡やハッブル望遠鏡よりもメンテナンスや手入れが容易です。

天宮宇宙ステーションと同じ軌道で動作する独立したモジュールであるスカイサーベイ宇宙望遠鏡は、主にスカイサーベイ光学設備とスカイサーベイプラットフォームの2つの部分に分かれています。前者は軌道上で維持可能な2mの宇宙望遠鏡を持ち、スカイサーベイモジュール、テラヘルツモジュール、マルチチャンネルイメージャー、積分視野分光計、太陽系外惑星撮像コロナグラフなどの観測端末を備え、2020年から2030年代の主力天文プロジェクトとなる。

スカイサーベイ宇宙望遠鏡の建設はどのように進んでいますか? CSSTの最新の開発状況を見てみましょう

有人宇宙ステーション計画のスカイサーベイ望遠鏡プロジェクトは発表以来、国内外で大きな注目を集めている。過去2年間にわたり、準備プロセスと関連詳細の研究開発は順調に進んできました。 2021年1月8日から1月10日まで、国立天文台において、CSST科学データ処理システムの2020年度年次総括セミナーがオンラインとオフラインを組み合わせた形式で開催されました。会議には国立天文台を含む10以上の部署から約90名の研究チームメンバーが出席した。会議では、システム開発の主要担当者が2020年の開発作業の進捗状況、技術検証状況、現在の開発成果、ソフトウェアエンジニアリング仕様などを報告しました。また、会議では次の開発サイクルの作業計画を展開・調整し、来年のプロジェクトがスムーズに実施されるよう強固な基盤を築きました。 2021年4月17日、中国科学院国立天文台において、中国科学院天文科学センター共同科学作業センターと国立天文台科学センターが記念碑除幕式を開催した。除幕式後、国家天文台副主任、中国宇宙ステーションプロジェクト調査望遠鏡共同科学作業センター主任、国家天文台科学センター主任の劉継鋒氏が、会議に出席した全代表者に対し、両センターの全体的な状況を報告した。

（写真はVisual Chinaより）

7月18日、CCTV.comは、中国の宇宙ステーションの建設と並行して、それと同じ軌道を飛行する宇宙望遠鏡の開発も集中的に秩序正しく行われているというメッセージを発表した。現在、関連施設のプロトタイプの開発において新たな進展がみられています。この望遠鏡は中国の宇宙ステーションの完成後に宇宙に打ち上げられる予定で、幻想的な宇宙の探査において世界をリードする旗艦的な宇宙天文学施設となるだろう。科学的準備の面では、有人宇宙計画は天空探査宇宙望遠鏡の科学作業委員会と、北京大学科学センター、国立天文台科学センター、長江デルタ科学センター、粤港湾圏科学センターの4つの地域科学研究センターを設立しました。スカイサーベイ宇宙望遠鏡は2024年に運用開始される予定であると報じられています。

CSST の建設は、数え切れないほどの科学研究者の努力の成果です。この巨大な「宇宙CTスキャナー」は、間違いなく我が国、さらには世界の天文学を新たな高みへと導くでしょう。待って見てみましょう！

参考文献:

[1] 李然調査宇宙望遠鏡：天河とともに宇宙探査へ[N]。光明日報、2021年5月13日(16)。

[2] 占虎。有人宇宙望遠鏡による大視野多色画像撮影とシームレスなスペクトル調査[J]。中国科学速報、2021.66(11):1290-1298

[3] 張静娟[EB/OL]。 Guanchazhe.com。 2022-07-13-2022-08-03。

[4] 劉歓[EB/OL]。中国ニュースネットワーク。 2022-07-12-2022-08-03。