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Xuntian TeleskopTyp WeltraumteleskopLand China Volksrepublik Volksrepublik ChinaBetreiber Buro fur bemannte RaumfahrtMissionsdatenMasse 15 5 tGrosse Lange 14 mDurchmesser 4 mSpannweite 24 mStart 2024 geplant Startplatz Kosmodrom WenchangTragerrakete Langer Marsch 5BStatus geplantBahndatenUmlaufzeit ca 92 minBahnneigung 41 5 Apogaumshohe ca 400 kmPerigaumshohe ca 400 kmDas Xuntian Teleskop chinesisch 巡天望遠鏡 巡天望远镜 Pinyin Xuntian Wangyuǎnjing wegen der englischen Bezeichnung Chinese Space Station Telescope auch unter der Abkurzung CSST bekannt ist ein geplantes von der Chinesischen Akademie fur Weltraumtechnologie hergestelltes Weltraumteleskop des Buros fur bemannte Raumfahrt der Volksrepublik China 1 Der Start ist fur Ende 2024 vorgesehen es soll auf demselben Orbit wie die Chinesischen Raumstation aber um 120 versetzt um die Erde kreisen und bei Bedarf fur Betankung und Wartung an der Station andocken 2 Inhaltsverzeichnis 1 Vorgeschichte 2 Technik und Aufbau 2 1 Grundgerust 2 2 Optisches System 2 3 Durchmusterungskamera 2 4 Mehrkanal Bildgeber 2 5 Weitere Instrumente 3 Aufgaben 4 Bodensegment 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseVorgeschichte BearbeitenBereits beim Start des bemannten Raumfahrtprogramms der Volksrepublik China am 21 September 1992 stand fest dass nach Technologieerprobung in einem kurzfristig bewohnten Weltraumlabor am Ende eine permanent besetzte Raumstation stehen sollte 2009 schlugen Wissenschaftler um Zhan Hu 詹虎 von den Nationalen Astronomischen Observatorien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erstmals vor 3 4 auf der Raumstation ein Teleskop fur astronomische Beobachtungen zu installieren 2010 wurde die Idee insoweit prazisiert als dass das Teleskop fur eine Himmelsdurchmusterung mit einem grossen Sichtfeld sowie einer Kamera fur mehrere Spektralbander und der Moglichkeit fur spaltlose Weitfeld Spektroskopie ausgestattet werden sollte Dieser Vorschlag wurde vom Buro fur bemannte Raumfahrt dem Betreiber der Raumstation wohlwollend aufgenommen 5 Anfang 2011 unmittelbar nach seiner Grundung begann das Zentrum fur Projekte und Technologien zur Nutzung des Weltalls eine Einrichtung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Vorschlage fur Nutzlasten zu sammeln Es wurde eine Planungskommission fur die Nutzung der Raumstation 空间站应用规划委员会 eingerichtet die die Vorschlage zu begutachten hatte Mehrere hundert hinzugezogene Experten nahmen an diesen Diskussionen teil Man definierte acht Fachbereiche in denen auf der Raumstation geforscht werden sollte Neben Biologie Materialwissenschaft etc war einer der Fachbereiche Astronomie und Astrophysik Die Schwerpunkte innerhalb dieses Fachbereichs waren Schwarze Locher Dunkle Materie Dunkle Energie Ursprung und Evolution des Weltalls Ursprung und Evolution von Himmelskorpern und Ursprung von extraterrestrischem Leben 6 2013 als das Projekt zum Bau eines grossen Weltraumteleskops offiziell genehmigt wurde 2 ging man davon aus dass das Teleskop an der Backbordschleuse des Kernmoduls der Raumstation fest montiert sein sollte 7 Im weiteren Verlauf wurde das Aufgabenspektrum des Teleskops jedoch erweitert Neben astronomischen Forschungen sollte nun auch Erdbeobachtung durchgefuhrt werden Der CO2 Gehalt der Luft die Verteilung von Aerosolen in der Atmosphare die Pflanzendecke etc sollten dokumentiert werden 6 Da dies eine grossraumige Bewegbarkeit des Teleskops erforderte entschied man sich Anfang 2014 fur ein autonomes frei fliegendes Modul im Stil des Hubble Weltraumteleskops das von der Raumstation aus betreut werden sollte 8 9 2015 begann man mit den konkreten Entwicklungsarbeiten 5 Ausserlich ahnelte das nun projektierte Teleskop dem am 29 September 2011 gestarteten Raumlabor Tiangong 1 mit einem etwas schlankeren Servicemodul fur den Antrieb und die Stromversorgung mittels Solarzellenflugeln daruber angeordnet das Optikmodul mit einem Hauptspiegel von 2 m Durchmesser Vorne am Optikmodul befand sich noch ein Lichtschutz Zylinder der mit einer Klappe beschattet oder verschlossen werden konnte um die Instrumente vor zu starker Sonneneinstrahlung zu schutzen 6 An Instrumenten wurden 2015 zunachst die Hauptkamera und ein Empfanger fur Terahertzstrahlung genehmigt deren Wellenlange zwischen Infrarotstrahlung und Mikrowellen liegt Ursprunglich war vorgesehen das Teleskop mit einer Tragerrakete vom Typ Langer Marsch 7 ins All zu bringen die eine maximale Nutzlastkapazitat von 14 t besitzt 2017 entschied man sich jedoch fur die damals noch in Entwicklung befindliche Changzheng 5B die bis zu 25 t in eine erdnahe Umlaufbahn befordern kann Ein Jahr spater 2018 beschloss man auf das Modul zur Erdbeobachtung zu verzichten und es durch drei astronomische Instrumente zu ersetzen 2 Dies wurde 2019 offiziell genehmigt 5 wodurch die Kosten des Weltraumteleskops auf uber 10 Milliarden Yuan anstiegen so viel wie der Flugzeugtrager Liaoning 10 Neben der Finanzierung aus dem Fonds fur Nationale wissenschaftlich technische Grossprojekte wird das Weltraumteleskop und sein Bodensegment auch von der Nationalen Stiftung fur Naturwissenschaften unterstutzt 11 Neben den elektronischen Geraten deren erste Prototypen 2019 fertiggestellt waren 2 arbeitete man im Sommer 2022 unter der Leitung von Xu Shuyan 徐抒岩 vom Changchuner Institut fur Optik Feinmechanik und Physik 12 am Prototyp des optischen Systems Mitte Juli 2022 waren die Teilsysteme mit den Instrumenten fertiggestellt und man ging daran sie zu integrieren Anschliessend begann man mit der Arbeit an den Spiegeln und den fur den Flug ins All bestimmten Instrumenten 13 8 Diese Arbeiten hatten sich verzogert da im Januar 2021 die Anordnung der Instrumente im hinteren Teil des Teleskops geandert worden war Im April 2024 soll mit der Endmontage des Teleskops begonnen werden 14 Technik und Aufbau BearbeitenGrundgerust Bearbeiten nbsp Hexapod Montierung nbsp Angedocktes TeleskopDas seit 2013 Xuntian also Durchmusterung genannte Teleskop besitzt am hinteren Ende des Servicemoduls ein Koppeladapter und kann fur Betankung und eventuelle Wartungsarbeiten an der Bugschleuse der Raumstation andocken 15 gegebenenfalls unterstutzt vom grossen mechanischen Arm der Station 16 Dort kann der 15 m lange Arm wenn er mit einem Ende vorne an der Raumstation verankert ist das vordere Ende des 14 m langen Teleskops erreichen Nach Beendigung der Arbeiten koppelt das Teleskop ab und begibt sich wieder in eine gewisse Distanz zur Station Die Lageregelung des Teleskops wahrend des Betriebs findet uber Momentenkreisel statt die Ausrichtung des optischen Systems erfolgt nach dem Prinzip des Hexapod Teleskops Ausserdem kann der Umlenkspiegel mit dem das einfallende Licht auf die funf Instrumente des Teleskops gerichtet wird schnell bewegt werden um Bewegungen des Busses auszugleichen Die Ausrichtung des gesamten 15 5 t schweren Teleskops entlang der Langsachse kann mithilfe eines Leitsterns mit einer Genauigkeit von 5 Winkelsekunden erfolgen der Rollwinkel um die Langsachse kann auf 10 Winkelsekunden genau eingestellt werden Die Ausrichtung des gesamten Teleskops um 1 zu andern dauert 50 Sekunden eine Lageanderung um 45 erfordert 150 Sekunden noch grossere Lageanderungen erfolgen mit einer Geschwindigkeit von 0 35 pro Sekunde Stabil gehalten werden kann das Teleskop mit einer Genauigkeit von 0 85 Winkelsekunden mit Leitstern 0 05 Winkelsekunden uber einen Zeitraum von 5 Minuten entlang der Langsachse und 1 5 Winkelsekunden pro 5 Minuten im Rollwinkel Die Lenksensoren fur die Feinsteuerung besitzen eine absolute Genauigkeit von 0 2 Winkelsekunden und eine relative Genauigkeit von 0 01 Winkelsekunden Die Stromversorgung des Teleskops erfolgt uber zwei drehbare Solarzellenflugel mit jeweils vier Modulen von 3 6 2 m 2 Fur Manovrierzwecke wenn das Teleskop fur Wartungsarbeiten an der Raumstation andocken muss verfugt es uber Lageregelungstriebwerke mit einer Schubkraft von 150 N 120 N und 25 N Um diese Triebwerke uber die erwartete Mindestelebensdauer des Teleskops von zehn Jahren einsatzfahig zu halten wurden ihre Brennkammern mit einer Schicht aus Molybdandisilicid uberzogen was ihre Lebenserwartung um das dreifache verlangerte Da das Xuntian Teleskop die meiste Zeit frei im Weltall fliegt wurden die fur die Betankung notigen Offnungen im ausseren Ring des Koppeladapters mit Abdeckungen verschlossen um die dahinterliegenden Gummidichtungen vor Beschadigung durch Ultraviolettstrahlung Mikrometeoriten und Weltraumschrott sowie den standigen Wechsel von Hitze und Kaltezu schutzen Im Regelfall sind die Tankstutzen fur Treibstoff Methylhydrazin und Oxidator Distickstofftetroxid eingefahren und hinter der Schiebetur im Inneren des Teleskops geschutzt Nur bei Betankungsaktionen werden sie hinausgeschoben um in den entsprechenden Offnungen im Koppelring des Kernmoduls Tianhe einzurasten 17 Optisches System Bearbeiten Das Teleskop besitzt ein exzentrisches dreispiegliges Cooke Triplet Anastigmat System 18 mit einer Gesamtbrennweite von 28 m Die Wellenfrontstorungen des Systems betragen weniger als 0 075 Wellenlangen Der runde Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 2 m der quadratische Tertiarspiegel eine Seitenlange von 1 m Das Gesichtsfeld des Teleskops betragt 1 7 Quadratgrad fur die geplante Durchmusterung werden davon 1 1 Quadratgrad genutzt Das in einer Gitterstruktur montierte optische System ist vibrationsgedampft das Bildzittern betragt weniger als 0 01 Winkelsekunden 5 Durchmusterungskamera Bearbeiten Das Hauptinstrument des Teleskops ist die ab 2015 von den Nationalen Astronomischen Observatorien in Zusammenarbeit mit der damaligen Akademie fur Optoelektronik der Akademie der Wissenschaften 19 entwickelte Durchmusterungskamera ein Prototyp mit 9000 9000 Pixeln wurde vom 12 bis 17 Februar 2023 am 80 cm Spiegelteleskop der Xinglong Station nordlich von Peking erprobt 20 Die Brennebene der Kamera hat eine Flache von 2624 35 cm wovon 80 lichtempfindlich sind Generell ist an eine gekuhlte Kamera mit 2 5 Milliarden Pixeln gedacht 21 ein Bild soll in weniger als 40 Sekunden ausgelesen werden konnen Dabei soll ein zentrales Rechteck mit einem Sichtfeld von 1 1 1 fur die Himmelsdurchmusterung verwendet werden An den vier Seiten des Rechtecks schliessen sich jeweils gegenuberliegend zwei schmale Bereiche fur unterstutzende Bildgebung von 0 1 1 1 und zwei Bereiche von 0 2 1 fur das Auffinden von Leitsternen an Mittels uber dem Sensor angebrachten Filtern sollen Bilder in mindestens sechs Spektralbandern aufgenommen werden konnen 255 320 nm ultraviolett 320 400 nm violett 400 550 nm blau bis grun 550 690 nm gelb bis orange 690 820 nm rot 820 1000 nm nahes Infrarot In diesem Bereich von 255 nm bis 1000 nm soll spaltlose Weitfeld Spektroskopie auf mindestens drei Bandern moglich sein Speziell fur den Nahinfrarot Bereich sollen ausserdem noch Beobachtungen im Bereich von 900 nm bis 1700 nm in mindestens zwei Spektralbandern durchgefuhrt werden Im Bereich von ultraviolett bis orange liegt der Wert der Punktspreizfunktion fur 80 Encircled Energy bei 0 135 Winkelsekunden fur rot bei 0 145 Winkelsekunden und fur Nahinfrarot bei 0 156 Winkelsekunden 5 Dies entspricht etwa der Auflosung der Wide Field Camera von Hubble 21 Mehrkanal Bildgeber Bearbeiten Das Konzept des Mehrkanal Bildgebers ist inspiriert von der Wide Field Camera 3 des Hubble Teleskops Hinter einem komplexen Strahlengang mit zahlreichen Spiegeln der den gleichzeitigen Betrieb uber das gesamte Spektrum ermoglicht befinden sich drei Bildgebereinheiten mit jeweils zehn Filtern davon jeweils funf mit enger und funf mit grosser Bandbreite ultraviolett 255 430 nm sichtbares Licht 430 700 nm nahes Infrarot 700 1000 nm Jeder der drei Bildgeber besitzt einen CCD Sensor mit 9000 9000 Pixeln was einer Auflosung 0 05 Winkelsekunden pro Pixel entspricht 14 Damit soll in einem Sichtfeld von 7 5 7 5 die Rotverschiebung der beobachteten Objekte also deren Entfernung gemessen werden Mit dem Gerat konnen noch Objekte mit einer AB Magnitude bis 30 also sehr leuchtschwach beobachtet werden 22 23 Weitere Instrumente Bearbeiten Die Instrumente des Teleskops sind im hinteren Teil des optischen Systems rund um Hauptspiegel und Tertiarspiegel angeordnet Bei einem Blick von der vorderen Offnung in das Teleskop liegt der Tertiarspiegel unter dem Hauptspiegel die Durchmusterungskamera rechts neben dem Tertiarspiegel Daruber liegt der Terahertz Empfanger Links vom Tertiarspiegel befinden sich der Mehrkanal Bildgeber und ein bildgebender Integralfeld Spektrograph 24 25 daruber ein Koronograf fur fotografische Aufnahmen kuhler Exoplaneten 26 27 Der Mehrkanal Bildgeber der Integralfeld Spektrograph und der Koronograf konnen gleichzeitig betrieben werden 14 Aufgaben Bearbeiten nbsp Modell des Xuntian Teleskops im Chinesischen NationalmuseumIm Laufe des Jahres 2024 soll der Beobachtungsbetrieb aufgenommen werden 28 Die erwartete Mindestlebensdauer des Xuntian Teleskops betragt zehn Jahre wovon man mindestens sechseinhalb Jahre fur Beobachtungen nutzen mochte Bei regelmassiger Wartung hat das Teleskop eine Zuverlassigkeit von 0 9746 man geht von einer mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfallen von mindestens vier Jahren aus Die Astronomen hoffen wahrend der Lebensdauer des Teleskops 17 500 Quadratgrad also etwa 40 des Himmels durchmustern zu konnen und dabei Objekte mit einer scheinbaren Helligkeit bis hinunter zu 25 5m aufzunehmen Ausgewahlte Gegenden mit einer Flache von insgesamt 400 Quadratgrad sollen einer tiefen Durchmusterung unterzogen werden wo Objekte die mindestens eine Magnitude schwacher sind registriert werden 29 Mit den von dem Teleskop ermittelten Daten sollen Forschungen auf folgenden Gebieten betrieben werden Kosmologie Dunkle Materie Dunkle Energie Gravitation Neutrinos Aktive Galaxienkerne Galaxien Bildung und Evolution Verschmelzungen Zwerggalaxien Galaxien mit geringer Flachenhelligkeit Milchstrasse Struktur Staub Astrophysik Sternentstehung Zwergsterne metallarme Sterne Sonnensystem hohe Inklination transneptunische Objekte erdnahe Asteroiden Astrometrie Bezugskoordinatensystem Sternhaufen 30 Im November 2020 liefen die Genehmigungsverfahren fur 24 konkrete Forschungsvorhaben 31 Bodensegment BearbeitenFur den Betrieb des Xuntian Teleskops genehmigte das Buro fur bemannte Raumfahrt im Juli 2020 die Einrichtung von vier Wissenschaftlichen Zentren deren Arbeit von einem Gemeinsamen Zentrum fur die wissenschaftliche Arbeit mit dem Xuntian Teleskop der Chinesischen Raumstation 中国空间站工程巡天望远镜科学工作联合中心 koordiniert werden sollte 32 Das Teleskop untersteht beim bemannten Raumfahrtprogramm dem Optiksystem Technischer Direktor ist Zhang Bainan der Chefingenieur der Hauptabteilung bemannte Raumfahrt bei der Herstellerfirma 1 Die Organisation des Bodensegments wurde jedoch zunachst vom Nutzlastsystem des Raumfahrtprogramms ubernommen genauer vom Zentrum fur Projekte und Technologien zur Nutzung des Weltalls der Akademie der Wissenschaften und seiner Direktorin der Weltraumphysikerin Gao Ming 高铭 1964 31 Als erstes wurde zusammen mit der auf dem Zhuhai Campus angesiedelten Fakultat fur Physik und Astronomie der Sun Yat sen Universitat am 19 September 2020 das Wissenschaftliche Zentrum Perlflussdelta fur das Xuntian Teleskop der Chinesischen Raumstation 中国空间站工程巡天望远镜粤港澳大湾区科学中心 gegrundet Der Standort in der Nahe von Hongkong und Macau wurde bewusst gewahlt um es auslandischen Wissenschaftlern zu erleichtern mit dem Teleskop Forschungen zu betreiben und auch um die Astronomie an der Sun Yat sen Universitat an das internationale Niveau heranzufuhren 33 Am 21 November 2020 wurde in Peking das Wissenschaftliche Zentrum der Universitat Peking fur das Xuntian Teleskop der Chinesischen Raumstation 中国空间站工程巡天望远镜北京大学科学中心 gegrundet Auch hier war einer der Faktoren fur die Standortwahl die internationale Vernetzung der Universitat aber auch die bereits existierenden Forschungseinrichtungen am Kavli Institut fur Astronomie und Astrophysik der Universitat 31 34 Ein drittes Zentrum mit Sitz am Astronomischen Observatorium Shanghai das Wissenschaftliche Zentrum Jangtsekiangdelta fur das Xuntian Teleskop der Chinesischen Raumstation 中国空间站工程巡天望远镜长三角地区 wurde am 27 Marz 2021 gegrundet Dort sind neben der Jiaotong Universitat Shanghai unter anderem auch die Sternwarte am purpurnen Berg Nanjing und die Chinesische Universitat fur Wissenschaft und Technik Hefei an der wissenschaftlichen Auswertung der von dem Teleskop gelieferten Daten beteiligt 11 Am 17 April 2021 fand der Aufbau des Bodensegments mit der Grundung des Wissenschaftlichen Zentrums der Nationalen Astronomischen Observatorien fur das Xuntian Teleskop der Chinesischen Raumstation 中国空间站工程巡天望远镜国家天文台科学中心 und des Gemeinsamen Zentrums am Hauptsitz der Nationalen Observatorien im Pekinger Stadtbezirk Chaoyang zunachst seinen Abschluss Am Wissenschaftlichen Zentrum der Nationalen Observatorien sind neben jener Einrichtung als Dachorganisation auch das ihr unterstehende Astronomische Observatorium Yunnan die Yunnan Universitat die Tsinghua Universitat die Padagogische Universitat Peking die Universitat der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das Institut fur theoretische Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften 中国科学院理论物理研究所 beteiligt 32 Leiter des Wissenschaftlichen Zentrums der Nationalen Observatorien und des Gemeinsamen Zentrums ist der Astrophysiker Liu Jifeng 刘继峰 1973 der bereits mit den Weltraumteleskopen Hubble Chandra XMM Newton und Kepler gearbeitet hat 35 Ab Juni 2021 wurde am Gemeinsamen Zentrum fur die erste Bearbeitung der von dem Teleskop gelieferten Rohdaten eine Forschungsgruppe wissenschaftliche Anwendung des Teleskops der Raumstation 空间站望远镜科学应用研究团组 unter der Leitung des Informatikers Liu Chao 刘超 aufgebaut 36 die sich ausserdem auch selbst mit Forschungen zur Milchstrasse Astrophysik und Gravitationslinseneffekten befassen sollte 37 Im Fruhjahr 2023 hatte die Gruppe dann zehn Mitglieder 38 Weblinks BearbeitenWebsite des Bodensegments chinesisch Einzelnachweise Bearbeiten a b 光学舱系统 In cmse gov cn Abgerufen am 21 Juni 2021 chinesisch a b c d e Philip Ye 我国巡天望远镜最快将于2024年底发射 In weibo cn 11 Marz 2023 abgerufen am 12 Marz 2023 chinesisch Hu Zhan In naoc cas cn 14 September 2009 abgerufen am 20 Juni 2021 englisch 詹虎 In naoc cas cn 14 September 2009 abgerufen am 20 Juni 2021 chinesisch a b c d e Zhan Hu An Update on the Chinese Space Station Telescope Project PDF 2 5 MB In issibern ch 5 November 2019 abgerufen am 20 Juni 2021 englisch a b c 高铭 et al 我国空间站的空间科学与应用任务 In bulletin cas cn 20 Oktober 2015 abgerufen am 19 Juni 2021 chinesisch 张智慧 集大众智慧于探索 融中华文化于飞天 In cmse gov cn 5 November 2013 abgerufen am 20 Juni 2021 chinesisch a b The Xuntian space telescope is in the prototype phase auf YouTube 18 Juli 2022 abgerufen am 23 Juli 2022 罗斌 季逸民 吴军 空间站梦天实验舱总体设计与技术特点 PDF 28 9 MB In shht ijournal cn 1 September 2023 S 2 abgerufen am 6 November 2023 chinesisch 天宫空间站真面目 一个舱室造价就可比肩辽宁舰 领先整整一代 In sohu com 9 September 2019 abgerufen am 7 Marz 2023 chinesisch a b 张馨方 中国空间站工程巡天望远镜长三角地区科学中心揭牌仪式暨专家咨询会在上海举行 In cmse gov cn 1 April 2021 abgerufen am 23 Juni 2021 chinesisch 徐抒岩 In people ucas ac cn Abgerufen am 23 Juli 2022 chinesisch Zhao Yuxiang und Cao Qingqing China aims to operate first large space telescope in orbit around 2024 In ciomp cas cn 21 Juli 2022 abgerufen am 23 Juli 2022 englisch a b c 中国巡天空间望远镜2024年4月转正样阶段 In weibo cn 9 Oktober 2023 abgerufen am 14 Oktober 2023 chinesisch 安志伟 朱皓月 一觉醒来 梦天到站 丨 T 十 干 星景房 越来越敞亮了 In weixin qq com 1 November 2022 abgerufen am 10 November 2022 chinesisch 一起认识空间站上又强又能干的两个 小可爱 不是实验舱哦 In cnsa gov cn 15 September 2023 abgerufen am 22 September 2023 chinesisch Philip Ye 巡天望远镜计划2024年发射 采用150N 120N 25N三种发动机 In share api weibo cn 16 Februar 2023 abgerufen am 17 Februar 2023 chinesisch Yan Feng und Zhang Xuejun Optimization of an off axis three mirror anastigmatic system with wavefront coding technology based on MTF invariance In researchgate net Abgerufen am 21 Juni 2021 englisch 院情简介 In aircas cas cn Abgerufen am 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