China staat op het punt om een grote ruimtetelescoop te lanceren die samen met het Tiangong-ruimtestation in een baan om de aarde zal draaien. Wetenschappers hebben onlangs een volledige observatiesimulatie voltooid ter voorbereiding hierop. De Chinese Space Station Telescope (CSST), ook bekend als Xuntian, of “het onderzoeken van de hemel”, is een bus-groot instrument dat begin 2027 gelanceerd zal worden. Het beschikt over een 2 meter brede hoofdspiegel, iets kleiner dan die van de Hubble-ruimtetelescoop.
Volgens Chinese ruimtevaartfunctionarissen zal Xuntian echter een veel krachtiger instrument voor hemelonderzoek zijn. Het is uitgerust met een camera van 2,5 miljard pixels en heeft een gezichtsveld dat ongeveer 300 keer groter is dan dat van de eerbiedwaardige Hubble. Het onderzoekt de hemel van bijna-ultraviolette tot bijna-infrarode golflengten en levert beelden met een hoge ruimtelijke resolutie. Nu de voorbereidingen voor de lancering de laatste fase ingaan, heeft een Chinees onderzoeksteam een end-to-end simulatiesuite gebouwd om zowel de optische als andere observatiesystemen van de telescoop te testen, zodat de verwachte instrumentele en observatieomstandigheden kunnen worden nagebootst en de algehele prestaties van de telescoop kunnen worden geëvalueerd. De resultaten zijn begin januari gepubliceerd in het tijdschrift Research in Astronomy and Astrophysics.
Koppelen met het Chinese ruimtestation
De Chinese ruimtestationtelescoop zal naar verwachting een belangrijke bijdrage leveren aan een reeks vakgebieden, waaronder kosmologie, de studie van sterrenstelsels, de evolutie van de Melkweg en sterren en planeten. Volgens de Nationale Astronomische Observatoria van de Chinese Academie van Wetenschappen (NAOC), die het onderzoek naar de gesimuleerde waarnemingen heeft geleid, zou de telescoop ook inzicht kunnen verschaffen in donkere materie en donkere energie. Na de lancering met een Long March 5B-raket zal Xuntian zelfstandig in een lage baan om de aarde vliegen, maar wel in een gezamenlijke baan met het Tiangong ruimtestation. Zoals te zien is in een video die is gepubliceerd door China Central Television (CCTV), zal het ruimtevaartuig kunnen koppelen aan Tiangong. Astronauten zullen dan extravehiculaire activiteiten, of ruimtewandelingen, kunnen uitvoeren om het observatorium te onderhouden, te repareren of zelfs te upgraden, zoals NASA-astronauten tussen 1993 en 2009 vijf keer hebben gedaan met de succesvolle Hubble Space Telescope.
Vijf belangrijke instrumenten
De Chinese Xuntian-ruimtetelescoop (CSST) zal vijf wetenschappelijke instrumenten aan boord hebben. Het belangrijkste is de Survey Camera, een zeer groothoekcamera met fotometrie en slitless spectroscopie voor grootschalige kosmologische surveys van sterrenstelsels en donkere materie. Daarnaast is er een Multi-Channel Imager, een beeldvormingsinstrument met meerdere golflengtekanalen van nabij-ultraviolet tot nabij-infrarood voor precieze fotometrie van sterren en sterrenstelsels. De telescoop krijgt ook een Integral Field Spectrograph, die voor elk punt in een beeld een spectrum levert om de fysische eigenschappen van gas en sterrenstelsels te analyseren. Voor exoplaneten komt er een coronagraaf (Cool Planet Imaging Coronagraph) om zwakke planeten direct af te beelden door het sterlicht te onderdrukken. Ten slotte is er een terahertz-spectrometer voor het bestuderen van koud interstellair gas en stof en processen van stervorming.
Iets kleiner dan Hubble
Vergeleken met Hubble heeft Xuntian een iets kleinere spiegel (2,0 m vs. 2,4 m), waardoor de maximale resolutie en lichtverzamelcapaciteit iets lager zijn. Daar staat tegenover dat Xuntian een veel groter gezichtsveld heeft—honderden keren groter dan dat van Hubble, waardoor hij veel efficiënter grote delen van de hemel kan in kaart brengen. Hubble blijft beter voor gedetailleerde beelden van individuele objecten, terwijl Xuntian beter is voor statistische studies van miljoenen sterrenstelsels. Ten opzichte van James Webb Space Telescope (JWST) is Xuntian duidelijk minder krachtig in termen van spiegelgrootte en gevoeligheid. JWST’s 6,5-meter spiegel en mid-infraroodinstrumenten maken hem ideaal voor het bestuderen van de eerste sterrenstelsels, exoplanetatmosferen en koude stofwolken. Xuntian werkt vooral in het ultraviolet, zichtbaar en nabij-infrarood, en mist het diepe infraroodbereik, waardoor hij minder geschikt is voor zeer hoge roodverschuivingen en koude objecten. In vergelijking met Euclid en Nancy Grace Roman is Xuntian het meest vergelijkbaar. Alle drie zijn ze ontworpen voor grootschalige kosmologische surveys en zwakke zwaartekrachtlens-metingen. Roman heeft een grotere spiegel (2,4 m) en waarschijnlijk een nog groter en gevoeliger gezichtsveld, terwijl Euclid een kleinere spiegel heeft maar sterk geoptimaliseerd is voor donkere-energie-onderzoek. Xuntian onderscheidt zich doordat het naast survey-instrumenten ook een integral-field spectrometer en een coronagraaf voor exoplaneten heeft, wat hem wetenschappelijk veelzijdiger maakt.
