中国空间站巡天望远镜仿真成果最新突破

1月7日，中国科学院国家天文台召开“中国空间站巡天空间望远镜（CSST）科学数据仿真研究”学术研讨会，《天文和天体物理学研究》（RAA）同期以专刊形式，集中刊发12篇相关研究成果。此次推出的端到端观测仿真套件，实现了对CSST全系统的像素级高质量仿真，不仅为这一旗舰级空间天文设施后续运行筑牢核心基础，更在精密仪器复杂系统仿真领域拿出了可落地的技术方案，给仪器设备行业的研发工作提供了有益参考。

CSST是我国未来十年空间光学天文的核心旗舰项目，作为2米口径的第四代巡天望远镜，它搭载了巡天相机、多通道成像仪等五个后端观测模块。大视场、高像质、宽波段的性能要求，让这台设备的系统设计和数据处理工作面临极高挑战。对空间仪器而言，发射后基本没有二次调试的可能，地面阶段的仿真验证就成了保障其后续科学产出的关键环节，这也是整个高端精密仪器研发领域普遍面临的难题。

本次发布的端到端观测仿真套件，是核心突破所在——它完整复刻了CSST从主光机到终端组件的全链路物理特性。研发团队不仅系统仿真了光学设计残差、加工装调误差，以及太空重力场、温度场带来的光学系统变化，还把滤光片、光栅、快门等核心组件对观测的影响都纳入其中，甚至考虑到微振动、光轴指向变化这类动态干扰因素，最终实现了观测数据的像素级高保真模拟。这种全维度、高精度的仿真能力，不仅解决了复杂光学仪器多物理场耦合仿真的行业痛点，也填补了我国大型空间观测设备全系统仿真的技术空白。

站在仪器设备研发的角度看，这项成果的工程价值很突出。目前，这套仿真软件和相关数据已经用到了CSST整体性能的综合评估中，能为科学数据处理流水管线提供个性化测试数据，有效降低硬件调试的风险和研发成本。清华大学天文系李成教授评价，这标志着CSST数据处理系统核心任务取得里程碑式进展，为发射前的系统研发测试、科学预研究，以及发射后的稳定运行，都提供了可靠的数据支撑。更值得行业关注的是，这套端到端仿真架构对工业精密仪器研发有很强的借鉴意义，像高端光刻机、医疗影像设备这类复杂装备，其研发流程都能从中吸收经验。

作为我国自主研发的大型空间光学仪器，CSST的仿真研究过程，也充分体现了“数字孪生”技术在高端装备研发中的核心作用。中国科学院院士常进的表述很形象：“我们用代码和像素，提前把未来的星光写进了硬盘。”这种虚拟仿真与实体研发深度融合的模式，解决了传统精密仪器研发中仿真与实测脱节、多学科协同难度大等老问题，给仪器设备行业的数字化转型提供了可参考的实践样本。

此次成果让世界更清晰地看到中国天文学与精密仪器仿真技术的同步突破。业内专家普遍认为，CSST仿真研究的突破，不仅能助力我国在宇宙学、系外行星探测等领域取得重大科学发现，更能推动我国精密仪器仿真技术迈向国际前沿，为高端装备制造业的自主创新添砖加瓦。