zt中国航天鸽王巡天空间望远镜CSST最新进展（ver2025）
本帖最后由 璇瑢子R 于 2025-12-11 07:06 编辑https://weibo.com/7311388012/QhvGM4G21
作者：YhY_2022
25-12-8 11:10
前几天，中科院格致论道发布了一场介绍CSST主巡天的报告 http://t.cn/AXyYR8gF这台26亿像素的“宇宙相机”，焦面规模竟刷新了空间天文纪录 ，报告人是我们的老熟人詹虎研究员。虽然CSST长期“后墙不倒，只是慢慢移动”的状态多少让人有些疲劳，但这次报告还是颇有些亮点的。报告的前半部分花了很大篇幅介绍科学目标，但因为我不太了解，而且此前其他科普已经介绍得相当详尽了，我就略过，这里只简单总结一下其中关于研制历史的内容，以及大家最关心的、最新的工程进展，包括一些关键器件的具体情况。
报告中有信息的PPT基本都截图给出（图1 至图12 （只搬运了部分，全部图片去WB原链接看） ），个别带有主讲人的截图是因为原视频中就没有切那一页的纯PPT画面。以及因为微博18图限制，我把部分内容相关的PPT做了拼接合并。
先说重点：主巡天采用进口与国产混装CCD，2024年11月交付鉴定件，2025年2月至5月在长光所完成与光学系统的联调联试，已完成大量真空试验，目前正在进行正样研制。
以下是完整总结：
巡天项目从2010年开始论证，借助了国际上因为暗能量热点而兴起的第二代巡天的东风。考虑到主镜口径有限，精测上没有优势，就重点做巡天，把视场做大，成为视场最大的空间巡天项目。
巡天相机是CSST最主要的一台科学载荷，将使用望远镜70%的在轨时间。巡天相机从2010年开始论证，2015年比选确定由（中科院）国家天文台和光电所牵头，上海技物所、西安光机所、南京天光所参研的联合团队负责研制。
其中最核心的部件是巡天主焦面，规模达到26亿像素，将成为空间天文项目中最大的焦面。主要难点包括要在重量、尺寸、功耗、散热等严苛约束条件下，实现高灵敏、低噪声的性能。为了降低暗电流噪声，需要在-85°C的温度下工作，并且其需要的高冷却功率也为平台研制带来了一个大难点。在寿命方面，也需要在十年的平台设计寿命里工作七年，快门需要开合70万次。
如此高性能的器件，国际上已经有成熟产品，但国内还没有研制过。考虑到引进存在的困难和风险，也牵引开展了国内的技术攻关。经过7年攻关，中电科44所的紫外CCD传感器（9200*9200像素，单像素尺寸10微米）已经可以满足技术指标，甚至在多项指标上超过进口产品（图4 中列出来其他优势指标，进口产品应该是Teledyne e2V 290-99）。比如图像的均匀性，就没有进口产品因为背照工艺留下的干扰条纹。在国家天文台兴隆站80cm望远镜的实测中也表现出和进口产品相当的性能。最终CSST采用进口和国产CCD混装的方案。此外长光辰芯也攻克了紫外CMOS传感器（9000*9200像素，单像素尺寸10微米），将在后续多个项目中得到应用。
CSST团队在传感器攻关中主要的作用是制定了能覆盖空间天文观测的详细的指标体系，并且提供测试标准雨测试反馈。
为了进行包括真空、热、力学等各项试验，需要先生产鉴定件。拼接焦面鉴定件由30+1片CCD传感器拼接组成，主成像区尺寸500mm*600mm，工作温度下平面度优于±30微米。传感器不同颜色是针对不同波段做了优化，还包含没有电性能的机械片（图6，应该是只为试验安排的），在2024年11月交付。
为了进行低温真空试验，团队自研了制冷设备和低温面形测量仪器，在真空罐中完成了工作温度下平面度的验证。研制过程中还有很多这样自研仪器的故事。
目前焦面已经和滤光片与光栅完成装配，与电箱等结构在光电所集成到相机主体上，完成了整机热平衡、热真空与热光学试验。在试验前，曾发现本底噪声在整机集成后异常上升（4.5电子→6.3电子）的问题，最后花了三周时间，锁定了焦面后加热片的天线效应产生辐射干扰的原因。
在热真空罐中，鉴定件得到了首幅整机暗场图像，即在完全无光环境下传感器积分得到的图像，验证了读出噪声和暗电流等指标完全满足要求。图像中还可以看到机械片的模拟信号和电性片的放大器信号等不参与考核的传感器。
今年2月至5月，巡天相机鉴定件在长春光机所完成与光学系统的联调联试，现在已经进入正样研制阶段。
在巡天模块之外，CSST的精测模块还有4台观测仪器，包括太赫兹仪（分子谱线巡测，紫金山天文台）、星冕仪（系外行星直接成像，南京天光所）、二合一的多通道成像仪和积分视场光谱仪（分三色观测与光谱观测，上海技物所与上海天文台联合研制）。整个望远镜系统还包括巡天光学设施（长春光机所）、精密稳像（上海技物所）、地面应用系统（空间应用中心）、科学数据处理系统（国家天文台与上海天文台）以及飞行平台（航天五院）。
光学系统采用了特色的离轴三反设计，通过三个镜面的自由度，可以把像差校准到很好的水平，保证很高的像质。而且离轴设计避免的镜面支撑结构对成像的干扰，消除了衍射产生的星芒，可以得到非常圆的像斑，对星系形状的测量非常有利。
CSST预计在未来几年内发射，成为未来十年内国际唯一一台覆盖紫外到可见光波段的大口径空间望远镜，兼具巡天和精测能力，紫外波段也很有特色，在视场和深度上都有优势，具有很强的科学竞争力。
接下来是一些碎碎念，可(yī)能(dìng)含有暴论。
还记得在空间站建设高峰期，隔三差五就能看到关于巡天发射时间的讨论，这几年下来，似乎大家都已经习惯了等待。但其实，CSST的技术跨度之大，完全可以对得起这几年的等待。在此之前我国在大口径空间光学望远镜领域几乎是一片空白，放宽到地基望远镜，我国目前也只有不过几台2米级直径的镜子，以及唯一一个在国际上真正具有一定竞争力的望远镜——LAMOST。但就是这样的基础条件下，CSST却直接瞄准世界先进水平，跻身当代最先进的三台空间巡天望远镜之列，与ESA的欧几里得和NASA的罗曼·南希共同扛起2030s前后空间光学巡天的大梁。三台望远镜既有互补也有竞争，CSST强调自洽，拥有最丰富的科学仪器和覆盖波段，最大的视场和计划巡天面积，在多色和光谱能力上有独特优势，并且也已与友商初步建立了合作团队。但是这么大的跨越也要付出代价，首先是这三台望远镜中最长的推迟时间——虽然早期宣布的计划发射时间一开始就不太现实，其次则是质量，CSST的发射质量是欧几里得的八倍，罗曼·南希的两倍。第一步总是最难的。
这次报告中也展现了一些有趣的变化，比如CMOS的崛起。CMOS在民用领域很早就就将CCD彻底淘汰，而科学用高端传感器领域，则一直是CCD最后的堡垒。在很多重要指标上，目前的CMOS还是无法赶上CCD，但是正快速发展并且拥有更大潜力的CMOS在科学领域的应用已经开始，并且方兴未艾，比如时域天文。更可喜的是，我国在CMOS领域与世界最先进水平的差距也越来越小。在CSST的研制中，中电科44所花了七年也不过追平开始时的国际成熟货架产品，在红外波段的差距更是惊人。而在CMOS中，中国厂商在民用市场上攻城略地的同时，在科学领域，长光辰芯等中国厂商也有了一席之地，足以与几家老牌巨头相提并论。
回过头来看，其实今天我们再看CSST，会发现另一个新问题，低轨星座的干扰。当初2014年CSST从空间站中独立出来，为了维护性考虑敲定了与空间站共轨飞行的方案时，恐怕谁都无法预料仅仅十余年后，近地轨道的卫星数量会暴涨至如此地步。如今星链已经对地基天文观测产生了可观的影响，而未来不仅星链的增长尚未停止，我国的星网和千帆等星座也将进入密集建设期，雪上加霜的是，CSST的轨道高度低于绝大部分低轨星座的规划，也将成为世界重点空间光学项目中受干扰最严重的之一。根据一篇仿真论文（Alejandro S. Borlaff等.Satellite Megaconstellations Will Threaten Space-based Astronomy），目前近万颗低轨星座的条件下，CSST预计有70%上下的成像被污染，平均每幅照片2条星轨，影响0.04%的视场；如果未来几个星座都建设完成，达到十万颗卫星，这些数字会变成90%以上，平均每幅近20条星轨，影响超过0.4%的视场。（图13 是几个空间望远镜与低轨星座的轨道高度与密度示意图，图14 是模拟受干扰成像，图15 是干扰程度随星座数量的变化）好在我们很早就注意到了这个问题，相关单位也开展过论证，可以用算法尽可能消除影响。另一种或许可行的方法是和空间站共轨面但提高高度，只需要到600km高度都会改善很多，但是对整个任务规划都会提出更高要求。
如今欧几里得已经入轨工作两年多，CSST和罗曼·南希不出意外也都会在2027年发射，开始各自的巡天任务，推动我们对宇宙的认识更进一步。而在巡天之外，空间科学先导专项二期和天问工程的项目也正在越来越多地瞄准国际前沿领域，走上没有前人足迹的道路，视角放回地面，冷湖一系列地基望远镜项目也已进入密集的建设或筹备阶段。
某种意义上说，这些并不直接服务于社会生产的“奇观”也是国家层面“权责一致”的体现，正如在日地L2点独自徘徊的詹姆斯·韦布望远镜上，闪耀着西方“人类灯塔”最后余晖的18块拼接镀金铍主镜。未来随着世界攻守之势异也，我国这样的项目只会越来越多，而CSST将会成为那段辉煌的起点。
那么什么时候可以上天呢？ 洛拉斯 发表于 2025-12-11 07:54
那么什么时候可以上天呢？
至少27年，然后多半还要继续鸽的
一个参考WFIRST/罗曼望远镜半个月前完成组装，预计27年上半年发射。 我们也有自己的鸽王 感觉这些太空望远镜几乎没有不鸽的 全都是马老板的太空垃圾，不如再改改打到更高的地方 bluesss 发表于 2025-12-11 10:52
感觉这些太空望远镜几乎没有不鸽的
也不一定，罗曼望远镜不就有可能提前发射吗 所以为什么鸽啊 larry1 发表于 2025-12-11 11:29
所以为什么鸽啊
这不是写的很清楚么，这个镜子制造难度很大，第一次造，很多核心零件都需要慢慢攻关，去年才刚把核心的部件搓出来，今年在地面实验呢 larry1 发表于 2025-12-11 11:29
所以为什么鸽啊
问题很多
从管理问题到禁运都有，以下都是野史
这玩意能弄出来已经算人大开恩了，独立出来以后底子是天舟货运飞船
一开始用的是带英CCD芯片，然后来了一点以后禁运，国内自己慢慢搓（尼玛一开始没计划？）
中间长光哪里忙打黑星，你巡天又没钱加急……
牵头单位中科院也没有这种级别的项目管理经验
中间还有疫情一堆破事
实际上各国天基天文望远镜都是如此。这次能上天就阿弥陀佛
Tinkling4617 发表于 2025-12-11 11:39
这不是写的很清楚么，这个镜子制造难度很大，第一次造，很多核心零件都需要慢慢攻关，去年才刚把核心的部 ...
22年才搓了核心初样，已经算给力了 现在有个担心是芯片混装中外产品，上天以后会怎么样 我记得2022年央视宣发力度很大地说即将发射，结果后来鸽了都不肯说一声。就很莫名其妙。
是不是当年的所谓巡天只是一个丐版望远镜，纯粹为了解决有无问题，比不上美帝的。现在依然在磨洋工的这个才是目标产品？
【我国大型巡天望远镜将发射 它与FAST有啥区别？-哔哩哔哩】 https://b23.tv/Bws86gq 混装一致性管理就麻烦了，既然可以自己开发了为何不全用国产呢 cyberalogo 发表于 2025-12-11 11:53
我记得2022年央视宣发力度很大地说即将发射，结果后来鸽了都不肯说一声。就很莫名其妙。
是不是当年的所谓 ...
至少2020年以后方案一直是这个没变过 依然荏苒 发表于 2025-12-11 12:04
混装一致性管理就麻烦了，既然可以自己开发了为何不全用国产呢
可能产量，价格和需求权衡结果
这种基本没啥人用的，一次做了下次都不知道啥时候，做一次后稳定了就不做了？ 本帖最后由 飞天猪2005 于 2025-12-11 13:22 编辑
璇瑢子R 发表于 2025-12-11 09:42
至少27年，然后多半还要继续鸽的
一个参考WFIRST/罗曼望远镜半个月前完成组装，预计27年上半年发射。 ...
27年还要鸽？韦伯第二？ 依然荏苒 发表于 2025-12-11 12:04
混装一致性管理就麻烦了，既然可以自己开发了为何不全用国产呢
那已经到货的进口ccd怎么办，都是钱 说白了这个项目的总负责单位极大低估了项目的技术难度和管理难度，也低估了供应链风险。结果就是不断的鸽。挺符合我对中科院系统的刻板印象。 飞天猪2005 发表于 2025-12-11 13:20
27年还要鸽？韦伯第二？
今年一月就有论文说27年了。
一楼的那个讲座发生在十月底，说主相机当时还在正样研制阶段。
相机（包括几个副载荷），光学系统，飞行器都弄好了再总装。
组装好至少再测试一年多吧。看着27年还是不太够用的样子 刚看到一篇24年的论文，说是预计27年发射的地球2.0望远镜/系外科学卫星的相机之一用e2v 290-99方案还制造了原型机（另外还看见了同一个望远镜都用用国产cmos方案的论文）。既然这个时间上还能测试这个，那说明这个ccd还是能买得到的啊。毕竟主楼说24年11月鉴定件就造好了。那选择e2v和国产混合这个决定只会更靠前
https://www.semanticscholar.org/paper/CCD290-99-prototype-camera-and-proton-irradiation-Wang-Feng/73afeef4606aff9be088276fc0b7600f58d24b26
https://www.cjss.ac.cn/article/exportPdf?id=53be778d-3975-42fb-a6e0-d9f1a669fa13 混装CCD会不会有什么问题，为什么当时没有预案 其实今天我们再看CSST，会发现另一个新问题，低轨星座的干扰。当初2014年CSST从空间站中独立出来，为了维护性考虑敲定了与空间站共轨飞行的方案时，恐怕谁都无法预料仅仅十余年后，近地轨道的卫星数量会暴涨至如此地步。如今星链已经对地基天文观测产生了可观的影响，而未来不仅星链的增长尚未停止，我国的星网和千帆等星座也将进入密集建设期，雪上加霜的是，CSST的轨道高度低于绝大部分低轨星座的规划，也将成为世界重点空间光学项目中受干扰最严重的之一。根据一篇仿真论文（Alejandro S. Borlaff等.Satellite Megaconstellations Will Threaten Space-based Astronomy），目前近万颗低轨星座的条件下，CSST预计有70%上下的成像被污染，平均每幅照片2条星轨，影响0.04%的视场；如果未来几个星座都建设完成，达到十万颗卫星，这些数字会变成90%以上，平均每幅近20条星轨，影响超过0.4%的视场。（图13 是几个空间望远镜与低轨星座的轨道高度与密度示意图，图14 是模拟受干扰成像，图15 是干扰程度随星座数量的变化）好在我们很早就注意到了这个问题，相关单位也开展过论证，可以用算法尽可能消除影响。另一种或许可行的方法是和空间站共轨面但提高高度，只需要到600km高度都会改善很多，但是对整个任务规划都会提出更高要求。这个问题才是最大的。
改成600-1000km中轨，高于绝大多数商用近轨卫星才是正确的做法吧？ iantsai 发表于 2025-12-11 14:11
这个问题才是最大的。
改成600-1000km中轨，高于绝大多数商用近轨卫星才是正确的做法吧？ ...
一开始设计时候有当年维护，有事情就开到CSS附近等待维修
现在提升轨道，很多设计要改了 飞天猪2005 发表于 2025-12-11 13:20
27年还要鸽？韦伯第二？
韦伯好歹上去了，这个还不知道哪年能上去呢……
27年大概率上不去…… 哈利谢顿 发表于 2025-12-11 14:12
一开始设计时候有当年维护，有事情就开到CSS附近等待维修
现在提升轨道，很多设计要改了 ...
看微博ppt，提到的星链等对其观测场的破坏程度是这样的：
https://wx1.sinaimg.cn/large/007YNQ16ly1i83x5vg60nj312f0s314r.jpg
那还玩个屁啊。 iantsai 发表于 2025-12-11 14:34
看微博ppt，提到的星链等对其观测场的破坏程度是这样的：
https://wx1.sinaimg.cn/large/007YNQ16ly1i83x ...
没上去还有机会修改，上去了更麻烦
—— 来自 HUAWEI ALN-AL00, Android 12, 鹅球 v3.5.99 yigua 发表于 2025-12-11 15:10
没上去还有机会修改，上去了更麻烦
—— 来自 HUAWEI ALN-AL00, Android 12, 鹅球 v3.5.99 ...
望远镜跟空间站伴飞不就是为了出问题好去修？ yigua 发表于 2025-12-11 15:10
没上去还有机会修改，上去了更麻烦
—— 来自 HUAWEI ALN-AL00, Android 12, 鹅球 v3.5.99 ...
主要是现在看起来没法改了
我们又没有航天飞机，只能按照原计划部署在CSS附近，用算法处理马老板的那堆垃圾 哈利谢顿 发表于 2025-12-11 11:39
问题很多
从管理问题到禁运都有，以下都是野史
我以为镜片难磨那，原来还是芯片被卡了脖子？ bluesss 发表于 2025-12-11 10:52
感觉这些太空望远镜几乎没有不鸽的
技术太专门精度要求太高了，全异形定制件的含金量 哈利谢顿 发表于 2025-12-11 15:18
主要是现在看起来没法改了
我们又没有航天飞机，只能按照原计划部署在CSS附近，用算法处理马老板的那堆 ...现在看来星链的破坏性太大了，合理方案就是发射到星链及其他商业卫星层以上，以后再考虑如何维（加）护（油）的问题。
维护问题真可以留待后人智慧吧。。。
— from motorola XT2601-1, Android 16, S1 Next Goose v3.5.99 这玩意发射是低轨道，又不是罗曼或者韦伯那样的拉格朗日，维护难度很低的，新飞船不说，神舟飞船就有出舱能力。
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