航天之父康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基说过：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”
人类在地球上已经生活了600万年，我们的摇篮也一点点扩大，从一个聚落、一片大陆到整个星球。但和浩瀚的星辰大海相比，又如此的渺小。
从远在拉格朗日点的詹姆斯·韦伯望远镜，到藏在贵州深山里的中国天眼。为了准确、全面地观测宇宙，人类一直在不断改进望远镜。
本文将简要盘点一下目前仍在运行的宇宙观测神器。
哈勃天文望远镜
哈勃天文望远镜（Hubble Space Telescope，HST）于1990年4月24日发射升空，并运行至今。其轨道位置为低地球轨道，目前位于地表上方535公里处。
哈勃锁定目标非常准，相当于能把激光准确照射在320公里外的硬币上。哈勃可全天区范围观测，可观测波段为可见光波段和紫外波段。
以“星系天文学之父”埃德温·哈勃为名
（图：wikipedia）▼
哈勃主要的科学发现和科研产出有：
迄今为止，哈勃望远镜已经进行了超过150万次观测，总存档数据超过340TB，天文学家使用哈勃数据发表了19000多篇科学论文。
多年来，哈勃望远镜拍摄的佳作不少
比如，这张2014年版“创生之柱”▼
再比如，Westerlund 2，绚烂如烟火▼
詹姆斯·韦伯空间望远镜
韦伯空间望远镜（James Webb Space Telescope， JWST）原计划于2007年发射，但一直推迟到2021年12月25日。它是NASA、欧洲太空总署（ESA）和加拿大航天局（CSA）的合作项目。
韦伯空间望远镜，长这样▼
其轨道位置为日地系统的拉格朗日L2点，距离地球至少150万公里，L2点可以保持背向太阳和地球的方位，易于校准和保护，而且在远离太阳的一侧，所以有利于红外观测。
韦伯的特长在红外观测，它能够看到更多，更老的恒星和星系。但L2轨道是不稳定的，需要动力维持望远镜姿态和位置，目前韦伯携带的推进剂足够使用10年，所以它的任务目标时间就是10年。
韦伯的主要科学目标是：
韦伯空间望远镜的发现包括但不限于首次直接拍摄系外行星、发现有史以来最遥远的星系、详细观测了系外行星的大气层和星系碰撞时的恒星形成等，其中还包括前不久拍摄到的一个问号形物体，引起了人们的极大关注。
韦伯望远镜拍摄的船底座星云部分图像
（横屏，图：NASA's JWST）▼
韦伯望远镜2022年拍摄的南环星云
犹如一块嵌在黑色丝绒上的蓝宝石
（图：NASA's JWST）▼
盖亚任务
盖亚任务（Gaia）是欧洲太空总署的太空望远镜，致力于绘制一张精确的银河系三维星图。该任务于2013年12月19日发射升空，运行至今，正在观测银河系内外近20亿个星体。其轨道位于日地系统的拉格朗日L2点。
Gaia任务包含两个望远镜，它们以固定的广角进行观测，对观测范围内的每个天体平均观测70次，时长持续5年。观测波段为可见光。
Gaia的主要科学产出有：
在Gaia观测到的天体中，超过99.9%的天体从未被精确测量过距离。预计盖亚任务结束时，存档数据将超过1PB。
使用盖亚第三阶段资料绘制的四张图
（图：ESA / Gaia / DPAC）▼
“悟空”暗物质粒子探测卫星
暗物质粒子探测卫星（Dark Matter Particle Explorer，DAMPE）是我国第一个空间天文探测器，命名为“悟空”。由中科院紫金山天文台主导，于2015年12月17日发射。
悟空号的轨道类型为太阳同步轨道，轨道高度约为500公里。原计划运行寿命为3年，但自从2015年发射后，至今仍在服役，而且工作状态良好。悟空号共计搭载了四种不同的有效载荷，结构如下图。
悟空号卫星的科学载荷结构示意图
（底图：紫金山天文台）▼
其主要科学目标是暗物质间接探测，次要目标是寻找宇宙射线的起源和伽马射线天体物理研究，主要科学产出有：
悟空号在暗物质间接探测方面，具有较强的国际竞争力。
宽视场红外巡天探测卫星
宽视场红外巡天探测卫星（Wide-field Infrared Survey Explorer， WISE）是NASA在2009年发射的空间红外望远镜，运行期间共对约158000颗小行星进行了观测，其中包括约34000颗新发现的小行星。
该望远镜的四个工作波长分别为3.4，4.6，12和22微米，分别记为W1，W2，W3和W4。到2011年2月，固态氢全部耗尽，望远镜进入休眠状态。
2010年，WISE拍摄的C/2007 Q3
WISE拍摄的图像（图：NASA）▼
2013年8月，WISE被唤醒，继续使用W1和W2波段进行巡天观测，并更名为NEOWISE，用于探测近地小天体。
截至2022年4月，NEOWISE共对40700个太阳系天体进行了超过120万次红外测量，包括1380个近地小行星和246颗彗星，其中发现了347颗潜在危险小行星和34颗彗星。
NEOWISE位于太阳同步轨道，距离地表525公里，主要任务包括：
凌日系外行星巡天卫星
系外行星凌星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite， TESS）是一颗由NASA开发，专门用于探测系外行星的望远镜，又被称为“苔丝”。
TESS的轨道位于高地球轨道，为高椭圆轨道，其偏心率为0.55，近地点和远地点的距离分别约为10.8 万公里和37.3万公里。该轨道可以获得天空南北半球的无遮图像。
TESS于2018年4月18日发射升空，预设的主要任务为2年，至今仍在运行。截至2023年8月，TESS发现了373颗已确认的系外行星。
中国巡天空间望远镜
中国巡天空间望远镜（China Space Station Telescope， CSST）是中国第一个光学空间巡天望远镜，它于2013年11月立项，预计在2024年发射，将在400公里高的轨道上运行。这意味着CSST具备在轨维护升级的能力。
CSST兼具大视场和高像质的优异性能，是哈勃视场的300倍。CSST的计划运行期为10年，将对17500平方度的天区进行多波段成像和无缝光谱观测，并对遴选的天体或天区开展精细观测研究，以获取数十亿恒星与星系的测光数据和数亿条光谱，并通过直接成像搜寻和研究太阳系外行星。
CSST的主要科学目标有：
“中国天眼”500米口径球面射电望远镜
“中国天眼”（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，FAST）是目前世界上第一大的球面射电望远镜。项目早在1994年就被提出并开始进行预研工作。到2020年1月11日通过验收，正式开始运行。
因为天体目标在运动，所以中国天眼在跟踪观测时，抛物面要一直不停地跟踪变化。于是，反射面不断变形，悬挂在钢索上馈源也要进行相应的运动。
为了支持这一功能，中国科学家将4450块三角形主动反射面安装在球形的大网兜内表层，大网兜的2225个节点形成了4450个三角形区域，每个节点上有斜拉的钢索，连接到地面，钢索下面有液压促动器往下拽钢索，每一个节点都可以双向运动。通过联合控制，精确调节每个节点的运动距离，就可以使得球面变形成抛物面，实现变形。
其科学目标有：
上述神器是当前最为引人瞩目的天文观测设备，为天文学家们带来了丰富的科学产出。中国在某些方面处于国际前沿地位，例如在暗物质探测和射电望远镜领域取得了显著进展。而在光和热红外波段，与国际先进水平仍存在较大差距。
随着天文学的发展，未来将需要更大口径的空间望远镜来捕捉更多微弱天体的光线。目前已经出现了一些针对未来空间望远镜的设计概念，例如大口径先进技术空间望远镜和单孔径远红外天文观测望远镜。这些观测神器将极大地提高人类对宇宙的认知。
参考资料：
1.https://idea.cas.cn/viewdoc.action?docid=56176；
2.https://fast.bao.ac.cn/；
3.https://zh.wikipedia.org；
4.https://exoplanets.nasa.gov/tess/
8.https://solarsystem.nasa.gov/missions/gaia/in-depth/；
9.http://pmo.cas.cn/dampe/
