Das Xuntian-Teleskop (), wegen der englischen Bezeichnung Chinese Space Station Telescope auch unter der Abkürzung „CSST“ bekannt, ist ein geplantes, von der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie hergestelltes Weltraumteleskop des Büros für bemannte Raumfahrt der Volksrepublik China. Der Start ist für 2027 vorgesehen.X-Nachricht von Andrew Jones, 7. Januar 2026. Es soll auf demselben Orbit wie die Chinesische Raumstation, aber um 120° versetzt um die Erde kreisen und bei Bedarf für Betankung und Wartung an der Station andocken.
Vorgeschichte Bereits 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, auf der Raumstation ein Teleskop für astronomische Beobachtungen zu installieren. 2010 wurde die Idee insoweit präzisiert, als dass das Teleskop für eine Himmelsdurchmusterung mit einem großen Sichtfeld sowie einer Kamera für mehrere Spektralbänder und der Möglichkeit für spaltlose Weitfeld-Spektroskopie ausgestattet werden sollte. Dieser Vorschlag wurde vom Büro für bemannte Raumfahrt, dem Betreiber der Raumstation, wohlwollend aufgenommen.
Anfang 2011, unmittelbar nach seiner Gründung, begann das Zentrum für Projekte und Technologien zur Nutzung des Weltalls, eine Einrichtung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, Vorschläge für Nutzlasten zu sammeln. Es wurde eine Planungskommission für die Nutzung der Raumstation (空间站应用规划委员会) eingerichtet, die die Vorschläge 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 Löcher, Dunkle Materie, Dunkle Energie, Ursprung und Evolution des Weltalls, Ursprung und Evolution von Himmelskörpern und Ursprung von extraterrestrischem Leben.
2013, als das Projekt zum Bau eines großen Weltraumteleskops offiziell genehmigt wurde, ging man davon aus, dass das Teleskop an der Backbordschleuse des Kernmoduls der Raumstation fest montiert sein sollte. Im weiteren Verlauf wurde das Aufgabenspektrum des Teleskops jedoch erweitert. Neben astronomischen Forschungen sollte nun auch Erdbeobachtung durchgeführt werden. Der CO2-Gehalt der Luft, die Verteilung von Aerosolen in der Atmosphäre, die Pflanzendecke etc. sollten dokumentiert werden. Da dies eine großräumige Bewegbarkeit des Teleskops erforderte, entschied man sich Anfang 2014 für ein autonomes, frei fliegendes Modul im Stil des Hubble-Weltraumteleskops, das von der Raumstation aus betreut werden sollte.
2015 begann man mit den konkreten Entwicklungsarbeiten. Äußerlich ähnelte das nun projektierte Teleskop dem am 29. September 2011 gestarteten Raumlabor Tiangong 1, mit einem etwas schlankeren Servicemodul für den Antrieb und die Stromversorgung mittels Solarzellenflügeln, darüber 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 schützen. An Instrumenten wurden 2015 zunächst die Hauptkamera und ein Empfänger für Terahertzstrahlung genehmigt, deren Wellenlänge zwischen Infrarotstrahlung und Mikrowellen liegt.
Ursprünglich war vorgesehen, das Teleskop mit einer Trägerrakete vom Typ Langer Marsch 7 ins All zu bringen, die eine maximale Nutzlastkapazität von 14 t besitzt. 2017 entschied man sich jedoch für die damals noch in Entwicklung befindliche Changzheng 5B, die bis zu 25 t in eine erdnahe Umlaufbahn befördern kann. Ein Jahr später, 2018, beschloss man, auf das Modul zur Erdbeobachtung zu verzichten und es durch drei astronomische Instrumente zu ersetzen. Dies wurde 2019 offiziell genehmigt, wodurch die Kosten des Weltraumteleskops auf über 10 Milliarden Yuan anstiegen (so viel wie der Flugzeugträger Liaoning). Neben der Finanzierung aus dem Fonds für Nationale wissenschaftlich-technische Großprojekte wird das Weltraumteleskop und sein Bodensegment auch von der Nationalen Stiftung für Naturwissenschaften unterstützt.
Neben den elektronischen Geräten, deren erste Prototypen 2019 fertiggestellt waren, arbeitete man im Sommer 2022 unter der Leitung von Xu Shuyan (徐抒岩) vom Changchuner Institut für Optik, Feinmechanik und Physik 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 für den Flug ins All bestimmten Instrumenten. Diese Arbeiten hatten sich verzögert, da im Januar 2021 die Anordnung der Instrumente im hinteren Teil des Teleskops geändert worden war. Im April 2024 sollte ursprünglich mit der Endmontage des Teleskops begonnen werden.
Technik und Aufbau Grundgerüst mini|Hexapod-Montierung mini|Angedocktes Teleskop Das seit 2013 „Xuntian“, also „Durchmusterung“ genannte Teleskop besitzt am hinteren Ende des Servicemoduls einen Koppeladapter und kann für Betankung und eventuelle Wartungsarbeiten an der Bugschleuse der Raumstation andocken, gegebenenfalls unterstützt vom großen mechanischen Arm der Station. 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 während des Betriebs findet über 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 fünf Instrumente des Teleskops gerichtet wird, schnell bewegt werden, um Bewegungen des Busses auszugleichen.
Die Ausrichtung des gesamten, 15,5 t schweren Teleskops entlang der Längsachse kann mithilfe eines Leitsterns mit einer Genauigkeit von 5 Winkelsekunden erfolgen, der Rollwinkel um die Längsachse kann auf 10 Winkelsekunden genau eingestellt werden. Die Ausrichtung des gesamten Teleskops um 1° zu ändern, dauert 50 Sekunden, eine Lageänderung um 45° erfordert 150 Sekunden, noch größere Lageänderungen 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) über einen Zeitraum von 5 Minuten entlang der Längsachse und 1,5 Winkelsekunden pro 5 Minuten im Rollwinkel. Die Lenksensoren für die Feinsteuerung besitzen eine absolute Genauigkeit von 0,2 Winkelsekunden und eine relative Genauigkeit von 0,01 Winkelsekunden.
Die Stromversorgung des Teleskops erfolgt über zwei drehbare Solarzellenflügel mit jeweils vier Modulen von 3,6 × 2 m. Für Manövrierzwecke, wenn das Teleskop für Wartungsarbeiten an der Raumstation andocken muss, verfügt es über Lageregelungstriebwerke mit einer Schubkraft von 150 N, 120 N und 25 N. Um diese Triebwerke über die erwartete Mindestelebensdauer des Teleskops von zehn Jahren einsatzfähig zu halten, wurden ihre Brennkammern mit einer Schicht aus Molybdändisilicid überzogen, was ihre Lebenserwartung um das dreifache verlängerte.
Da das Xuntian-Teleskop die meiste Zeit frei im Weltall fliegt, wurden die für die Betankung nötigen Öffnungen im äußeren Ring des Koppeladapters mit Abdeckungen verschlossen, um die dahinterliegenden Gummidichtungen vor Beschädigung durch Ultraviolettstrahlung, Mikrometeoriten und Weltraumschrott sowie den ständigen Wechsel von Hitze und Kälte zu schützen. Im Regelfall sind die „Tankstutzen“ für Treibstoff (Methylhydrazin) und Oxidator (Distickstofftetroxid) eingefahren und hinter der Schiebetür im Inneren des Teleskops geschützt. Nur bei Betankungsaktionen werden sie hinausgeschoben, um in den entsprechenden Öffnungen im Koppelring des Kernmoduls Tianhe einzurasten.
Optisches System Das Teleskop besitzt ein exzentrisches, dreispiegliges Cooke-Triplet-Anastigmat-System mit einer Gesamtbrennweite von 28 m. Die Wellenfrontstörungen des Systems betragen weniger als 0,075 Wellenlängen. Der runde Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 2 m, der quadratische Tertiärspiegel eine Seitenlänge von 1 m. Das Gesichtsfeld des Teleskops beträgt 1,7 Quadratgrad, für die geplante Durchmusterung werden davon 1,1 Quadratgrad genutzt. Das in einer Gitterstruktur montierte optische System ist vibrationsgedämpft, das Bildzittern beträgt weniger als 0,01 Winkelsekunden.
Durchmusterungskamera Das Hauptinstrument des Teleskops ist die ab 2015 von den Nationalen Astronomischen Observatorien in Zusammenarbeit mit der damaligen Akademie für Optoelektronik der Akademie der Wissenschaften entwickelte Durchmusterungskamera; ein Prototyp mit 9000 × 9000 Pixeln wurde vom 12. bis 17. Februar 2023 am 80-cm-Spiegelteleskop der Xinglong Station nördlich von Peking erprobt. Die Brennebene der Kamera hat eine Fläche von 2624,35 cm², wovon 80 % lichtempfindlich sind. Generell ist an eine gekühlte Kamera mit 2,5 Milliarden Pixeln gedacht, ein Bild soll in weniger als 40 Sekunden ausgelesen werden können. Dabei soll ein zentrales Rechteck mit einem Sichtfeld von 1° × 1,1° für die Himmelsdurchmusterung verwendet werden. An den vier Seiten des Rechtecks schließen sich, jeweils gegenüberliegend, zwei schmale Bereiche für unterstützende Bildgebung von 0,1° × 1,1° und zwei Bereiche von 0,2° × 1° für das Auffinden von Leitsternen an. Mittels über dem Sensor angebrachten Filtern sollen Bilder in mindestens sechs Spektralbändern aufgenommen werden können: 255–320 nm (ultraviolett) 320–400 nm (violett) 400–550 nm (blau bis grün) 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 Bändern möglich sein. Speziell für den Nahinfrarot-Bereich sollen außerdem noch Beobachtungen im Bereich von 900 nm bis 1700 nm in mindestens zwei Spektralbändern durchgeführt werden. Im Bereich von ultraviolett bis orange liegt der Wert der Punktspreizfunktion für 80 % Encircled Energy bei 0,135 Winkelsekunden, für rot bei 0,145 Winkelsekunden und für Nahinfrarot bei 0,156 Winkelsekunden. Dies entspricht etwa der Auflösung der Wide Field Camera von Hubble.
Mehrkanal-Bildgeber 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 über das gesamte Spektrum ermöglicht, befinden sich drei Bildgebereinheiten mit jeweils zehn Filtern, davon jeweils fünf mit enger und fünf 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 Auflösung 0,05 Winkelsekunden pro Pixel entspricht. Damit soll in einem Sichtfeld von 7,5´ × 7,5´ die Rotverschiebung der beobachteten Objekte, also deren Entfernung gemessen werden. Mit dem Gerät können noch Objekte mit einer AB Magnitude bis 30 (also sehr leuchtschwach) beobachtet werden.
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