前言：我和Euclid

老朋友知道我學(xué)科背景就是天文，而且 Euclid 和我博士期間做的項(xiàng)目還挺對(duì)的上號(hào)的。韋伯上天我其實(shí)也只是看熱鬧吃瓜，Euclid上天感覺就挺不一樣的。

博士項(xiàng)目剛開始的一段時(shí)間，Euclid 可以說是我PPT尾頁的?？?，也就是屬于項(xiàng)目未來展望中常用來說的，研究方法的拓展應(yīng)用。我博士期間主要用的數(shù)據(jù)是一個(gè)主要基于哈勃深度場，同時(shí)眾多望遠(yuǎn)鏡合作湊出來的一個(gè)觀測項(xiàng)目，叫COSMOS。特點(diǎn)是數(shù)據(jù)質(zhì)量非常變態(tài)，質(zhì)量很高（沒有光譜，但深度變態(tài)，波段眾多），但覆蓋面積很小，就不到兩個(gè)平方度，邊界附近再刪減刪減就剩一個(gè)平方度了。大概大小就是，手臂伸直，你可以看的的中指指甲蓋大小。

這個(gè)數(shù)據(jù)庫在天文界也是非常特別的存在了，數(shù)據(jù)的優(yōu)質(zhì)程度沒得說，但畢竟太小了，很多問題數(shù)據(jù)量上還是會(huì)捉襟見肘。我所研究的衛(wèi)星星系方向講，這個(gè)場內(nèi)的候選數(shù)量確實(shí)不大夠用。用的方法在這個(gè)方向上也算挺新穎，但結(jié)果其實(shí)不好看。信噪比在同類研究中顯然屬于較爛的一檔（當(dāng)然，有些其他賣點(diǎn)這里先不講了）。所以，在做presentation的結(jié)尾一般都會(huì)補(bǔ)一句，等Euclid 上天那就不一樣啦。數(shù)據(jù)質(zhì)量也不差，某些意義上甚至可以說接近COSMOS的水準(zhǔn)，視場直接擴(kuò)張一萬倍?。∫蝗f倍??！換算成信噪比那就是一百倍的提高。那我這方法做的結(jié)果那豈不是從落后同行，到遙遙領(lǐng)先么~ 反正不管實(shí)際操作，原理上是可能的，自然得吹一波。

到了博士中后期，我和導(dǎo)師都明白了，Euclid 的數(shù)據(jù)是等不來了，它也就從我的PPT上消聲滅跡了，轉(zhuǎn)向其他的一些諸如SPHERx 的其他項(xiàng)目。博士延期期間又有點(diǎn)不一樣，我還有點(diǎn)怕 Euclid突然項(xiàng)目進(jìn)展變快，搶在我畢業(yè)前上天。萬一答辯時(shí)問我一句，“Euclid出數(shù)據(jù)了，你咋不用呢？” 那可得把我活活嗆死。

總之，個(gè)人和 Euclid 的恩愛情仇也就這么多。其實(shí)說來關(guān)系也不算近，可能就是“前女友的熟人”這種微妙的程度吧，不算完全陌生。那就不再多羅嗦了。

Euclid 看什么？

在具體說 Euclid 之前，先要說說“沒有全能之才，也沒有全能望遠(yuǎn)鏡”這個(gè)概念?！叭拧薄ⅰ巴ú拧边@種概念，在古代也許確實(shí)存在，但在專業(yè)領(lǐng)域越來越細(xì)分，越來越專精的現(xiàn)代，勵(lì)志成為全才、通才，那就顯然是癡人說夢(mèng)了。

望遠(yuǎn)鏡也是同樣道理，在天文觀測需求越來越多樣化，各種需求也越來越專精的當(dāng)下，沒有全能的望遠(yuǎn)鏡去完成所有的需求。有的項(xiàng)目需要看到盡量“多”的目標(biāo)，有的項(xiàng)目需要把個(gè)別目標(biāo)看得特別“精細(xì)”，有的項(xiàng)目需要對(duì)一些目標(biāo)進(jìn)行“持續(xù)”觀察，有的項(xiàng)目需要進(jìn)行“快速巡邏”以發(fā)現(xiàn)一些短期事件，有的項(xiàng)目希望看到盡量“古老”的目標(biāo)，有的項(xiàng)目只對(duì)離我們比較“近”的天體感興趣；有的項(xiàng)目希望盡量觀測目標(biāo)的“形態(tài)”，有的希望觀測目標(biāo)“化學(xué)組成”……這種例子舉不勝舉，總之，需求是多樣化的，且許多需求是相互矛盾的。

那怎么辦？相信幾乎所有深入從事某一行業(yè)工作的人都會(huì)有這種體會(huì)，世上的“實(shí)務(wù)”做起來都逃不開“取舍”一詞。針對(duì)目的，有取舍地進(jìn)行優(yōu)化。因而，望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展也是越來越“專業(yè)”，而不存在所謂“最牛逼”的望遠(yuǎn)鏡。以“確實(shí)很牛逼”的James Webb望遠(yuǎn)鏡為例，其取舍思路就非常明確，主要目標(biāo)就是看得“精細(xì)”，分辨率，敏感度都極其變態(tài)，而對(duì)應(yīng)的代價(jià)則是只能看很小的天區(qū)?？梢哉f，取“精”舍“廣”，取“質(zhì)”舍“量”，取“古”舍“新”（側(cè)重看古老目標(biāo)），取“小”舍“大”（看不了個(gè)頭大的目標(biāo)）。

那 Euclid 是如何面對(duì)這道選擇題的呢？個(gè)人斗膽妄言一句，Euclid 的選擇重心，如果用一個(gè)詞概括，那最合適的就是“量”。 而為了“保量”，看到盡量“多”的天體，就需要照顧到以下幾個(gè)方面：

????1. 看得盡量廣。Euclid 計(jì)劃將覆蓋1萬5千平方度的天區(qū)，約為全天的三分之一。在高質(zhì)量巡天里面天區(qū)面積算是挺大了。當(dāng)然，幾乎沒有任何項(xiàng)目能和覆蓋了幾乎全天區(qū)的巡天界扛把子SDSS（Sloan Digital Sky Survey）比。所以質(zhì)量上必須甩開SDSS，不然存在意義都沒了。

????2. 看得需要適當(dāng)“精”，更準(zhǔn)確地說，適度地“深”。這里的深度，其實(shí)主要指的是能觀測到多“暗”目標(biāo)的能力。能看到越“暗”的目標(biāo)，那么自然單位區(qū)域內(nèi)可以看得目標(biāo)的總量就會(huì)更多。且古老的目標(biāo)因?yàn)榫嚯x的遠(yuǎn)古，大多都比較暗?？吹迷健吧睢?，也有對(duì)宇宙過去看得更“深”的這一層意味。Euclid 標(biāo)準(zhǔn)深度預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)（可見光26等，近紅外24.5星）左右，而SDSS的大部分高質(zhì)量數(shù)據(jù)停留在17.5 星等左右，這里的區(qū)別毫無疑問是碾壓級(jí)的。(注：每差一個(gè)星等亮度差2.5倍，數(shù)字越大表示越暗。另外，其實(shí)幾乎所有新的天文項(xiàng)目都可以在深度，或者說極限觀測星等上吊打SDSS。畢竟……玩不過堪稱天體百科的SDSS，那有何存在的理由……）。當(dāng)然，這這方面的王者，哈勃超深度場Hubble UDF 的29極限星等相比，還有些不如。但UDF看的只有一個(gè)平方度左右的天區(qū)，面積上有上萬倍的差距。

????3. 盡量廣，適當(dāng)“深”和“精”，兩個(gè)有點(diǎn)矛盾的要素適當(dāng)平衡，似乎中庸，但其實(shí)也是最大化觀測樣本的合理選擇。 而這個(gè)量的追求所對(duì)應(yīng)的深度上的犧牲，其實(shí)是多少有些犧牲“小”目標(biāo)（小質(zhì)量、低亮度、小范圍的樣本目標(biāo)）的完整性的。而雙暗的研究，即暗能量和暗物質(zhì)兩者來說，都是較大尺度上的樣本更為重要，所以非常觀測策略和科學(xué)目標(biāo)還是非常契合的。

最后總結(jié)下，Euclid 任務(wù)宣傳上主要科學(xué)目標(biāo)是對(duì)暗能量和暗物質(zhì)的研究，這話雖然沒錯(cuò)，其中的道理可以稍微展開解讀：

1. 因?yàn)榇_實(shí)和觀測策略非常契合；

2. 現(xiàn)下暗能量的項(xiàng)目屬于最好拉經(jīng)費(fèi)的課題方向之一，也是公眾最關(guān)心的天文話題之一，適合拿來當(dāng)門面。

3. 其實(shí)Euclid 的主要特征還是可以概括為：看得廣、樣本多、數(shù)據(jù)質(zhì)量優(yōu)良但不算最好。這樣的一個(gè)項(xiàng)目，其數(shù)據(jù)可以生產(chǎn)的科學(xué)成果是非常五花八門，絕不僅限于暗能量之類的哈。甚至我可以斷言，之后產(chǎn)出的論文超過9成都會(huì)不和暗能量之間相關(guān)（當(dāng)然，這一點(diǎn)暗物質(zhì)就不大一樣，暗物質(zhì)講道理和天文里面大部分課題都沾親帶故）。

Euclid 任務(wù)規(guī)劃

2023年7月1日，依靠獵鷹9號(hào)火箭進(jìn)行發(fā)射（原計(jì)劃使用聯(lián)盟2號(hào)火箭，蛾入烏之后改變）。

將用30天左右飛往日地拉格朗日點(diǎn)L2 附近執(zhí)行后續(xù)任務(wù)。

任務(wù)計(jì)劃時(shí)長六年。

任務(wù)期間會(huì)在7個(gè)460-2000nm的波段對(duì)1萬5千平方度的天區(qū)完成拍攝。其中還有個(gè)50平方度的深度場，其實(shí)就是來回掃場時(shí)的重復(fù)區(qū)域。疊加多次拍攝就是深度場了。

Euclid 硬件相關(guān)

Thales Alenia Space（泰雷茲阿萊尼亞宇航公司，意大利分部）為主體制造商，主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星主體平臺(tái)，Airbus 參與合作，主要負(fù)責(zé)有效載荷，即望遠(yuǎn)鏡部分。

直徑約3.1m，長約4.5m，總發(fā)射質(zhì)量2160kg，其中有效載荷（望遠(yuǎn)鏡部分）約 848kg，服務(wù)模塊約850kg，推擠劑210kg，還有約40kg配重。

整體光學(xué)構(gòu)架屬于Korsh Telescope（三曲目反射鏡來盡量降低光學(xué)像差的一種反射式望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)），主鏡面1.2m，視場約 0.5個(gè)平方度。