解密宇宙：太空巡天的黄金时代将到来

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中国空间站工程巡天望远镜（CSST）是大型空间天文望远镜，口径2米，兼具大视场，多波段和高像质的优异性能，并具备在轨维修升级的能力。CSST以大规模天文巡天为主任务，有望在宇宙学、星系、银河系、恒星以及行星等多个天体物理领域取得重大科学发现，其产生的数十PB数据也将为天文计算交叉学科领域带来挑战和机遇，我们将迎来太空巡天的黄金时代。

空间望远镜有着地面望远镜无法媲美的观测优势，非常适合于天文学研究。美国的哈勃空间望远镜是一台通用型望远镜，而中国空间站望远镜是一台巡天望远镜。那么，我国为什么要研制一台空间巡天望远镜呢？

天文观测可以分为两类：普查和精测，两者互为补充，巡天就是对宇宙天体进行普查。20世纪70年代以前，天文学的重点是恒星物理的精测研究，主要用4～5米级口径的光学望远镜开展天体的光谱观测。20世纪下半叶，天文研究的战略方向开始发生转移。类星体、宇宙微波背景辐射、宇宙大尺度结构及暗物质和暗能量等重大发现对巡天观测提出科学需求。

另一方面，近几十年来探测器、大数据、高速网络、高速计算机技术、光纤技术、计算机模拟技术、空间技术等革命性的技术进步为光学大巡天准备了条件。

目前世界范围内有三大空间巡天计划：美国的WFIRST，欧洲的EUCLID，以及中国空间站巡天望远镜CSST。其中，中国空间巡天望远镜的成像质量、巡天面积、波段数量、极限星等、光谱等性能是世界一流的。

我认为，CSST的巡天数据图像不应当锁在象牙塔，只供天文学家研究，应当向全社会公开，要让公众参与，了解宇宙。社会公众从单纯地“观看”宇宙到“参与”对宇宙的研究，是对公众进行科学宇宙观教育的最好方式，同时也可以推动公众科学素质提高。

当前已经进入太空巡天的黄金时代，科学家需要大样本的天文学数据来研究宇宙的起源和演化，而CSST看宇宙的分辨率是0.1角秒，相当于看见2公里远的小米，清晰度比肉眼高2000倍，它的灵敏度可以观测26～27等星，比肉眼灵敏1亿倍。

同时，计算机技术的发展和数字化也让处理海量数据变得更加容易。上世纪80年代，购买300MB的存储器就要花3000美元，今天1TB的存储器只要几十美元。

根据测算，CSST每天观测300次，将产生海量的科学数据，要处理的图像超过7.2万幅，但是在技术发展的“加持”下，存储器已经不是一件难事。

CSST目前已经占有“天时地利”，只缺“人和”，需要数以万计的科学家来处理海量科学数据。

随着同一视场多种颜色以及不同时间观测到的图像越来越多，需要同时处理同一视场的各次曝光的图像，如寻找小行星，发现超新星、超高速星，合成彩色图像等。但现阶段国内天文工作者还不多，而人在处理科学数据中有着不可替代的重要作用。

因此，我呼吁发动全社会参与CSST图像资源开发。社会中有中学生和社会天文爱好者两类丰富的资源，可以充分利用。例如美国天文学家米尔顿·赫马森，他原本是天文台看门人，但通过自己的努力，成为了哈勃的首席助理和观星师，这充分证明社会天文爱好者也是“卧虎藏龙”。

事实上，公众参与天文学研究，也不是什么新鲜事。由国家天文科学数据中心基于真实天文科学数据策划并实施的“引力透镜搜寻公众科学项目”正式启动，中学生、天文爱好者都可胜任。在国际上，Galaxy Zoo公民科学项目也一直进行，并有了很多有趣的科学发现。

CSST有两部分工作，一部分需要艰深的知识，还有一部分靠人眼发现很多有价值的天体。CSST获得的海量天文图像是巨大的科学宝库，人眼观察天文图片的作用是计算机图像处理所不能替代的，发动全社会参与CSST图像资源开发是开展全社会宇宙观教育的伟大工程。

为了鼓励公众积极参与，我认为公众的发现也可以出版图书、发表论文。在目前的条件下，可以准备专用的交互式目视天文图像处理软件，自动生成统一格式成果上报报告，同时开展培训进行网上教程，每年举行一次成果交流会。

我希望这项工作可以逐步推进，如果做成了，将提升全民科学素质。这是一项至少历时10年的伟大科学工程、伟大科普工程和伟大人才工程。

（作者：陈建生，系中国科学院院士，高雅丽采访整理）

来源： 光明网-科普中国