拉莫斯特(英文簡(jiǎn)稱LAMOST 中文簡(jiǎn)稱拉莫斯特)——中國(guó)科學(xué)家自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)、在技術(shù)上極具挑戰(zhàn)性的新型大視場(chǎng)兼?zhèn)浯罂趶降墓鈱W(xué)天文望遠(yuǎn)鏡 2009年4月日在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)河北興隆觀測(cè)基地順利通過(guò)國(guó)

中國(guó)國(guó)家重大科學(xué)工程--大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(英文簡(jiǎn)稱LAMOST，中文簡(jiǎn)稱拉莫斯特)，2009年4月日在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)河北興隆觀測(cè)基地順利通過(guò)國(guó)家竣工驗(yàn)收。南北方向橫臥在山坡上的LAMOST，像一支巨筆指向天空，乳白色的外殼在陽(yáng)光下熠熠生輝。這個(gè)國(guó)家投資2.35億建成的重大科學(xué)工程，設(shè)計(jì)、研制周期長(zhǎng)達(dá)16年，凝聚著我國(guó)老中青三代天文學(xué)家的期望與心血、智慧與汗水!拉莫斯特望遠(yuǎn)鏡LAMOST是中國(guó)科學(xué)家自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)、在技術(shù)上極具挑戰(zhàn)性的新型大視場(chǎng)兼?zhèn)浯罂趶降墓鈱W(xué)天文望遠(yuǎn)鏡。其視場(chǎng)為五度(相近口徑的常規(guī)天文望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)小于一度)，口徑大于六米，光學(xué)系統(tǒng)由反射改正鏡、球面鏡和焦面三個(gè)部分構(gòu)成，單次觀測(cè)最多可同時(shí)獲得四千個(gè)天體光譜。LAMOST研制成功，成為目前大口徑兼?zhèn)浯笠晥?chǎng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的世界之最和當(dāng)前世界上獲取天體光譜能力最強(qiáng)大的天文觀測(cè)設(shè)備，將對(duì)宇宙起源、星系形成與演化、銀河系結(jié)構(gòu)、恒星形成與演化等研究做出重要貢獻(xiàn)。

中國(guó)天文學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的LAMOST這種新型望遠(yuǎn)鏡，被國(guó)際上譽(yù)為"地面大視場(chǎng)大口徑望遠(yuǎn)鏡的最佳方案"--創(chuàng)造性地將四十多米長(zhǎng)的鏡筒固定，并用主動(dòng)光學(xué)技術(shù)實(shí)時(shí)產(chǎn)生非球面面形不斷變化的高精度鏡面--突破了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)大口徑和大視場(chǎng)難以兼?zhèn)涞钠款i。 為實(shí)現(xiàn)這一創(chuàng)新思想，中國(guó)科學(xué)家攻克大量世界級(jí)技術(shù)難題，在研制LAMOST過(guò)程中創(chuàng)造出多個(gè)世界首次:

首次在一塊大鏡面上同時(shí)應(yīng)用薄變形鏡面和拼接鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)(控制鏡面面形精度達(dá)發(fā)絲的數(shù)千分之一);

首次實(shí)現(xiàn)六角形的主動(dòng)可變形鏡;首次在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中同時(shí)采用兩塊大口徑拼接鏡面;

首次應(yīng)用四千根光纖定位技術(shù)(同類設(shè)備目前僅六百四十根);

此外，LAMOST的八米高精度大型地平式跟蹤機(jī)架、多目標(biāo)光纖光譜技術(shù)、海量數(shù)據(jù)處理等也均為世界前沿技術(shù)。 拉莫斯特望遠(yuǎn)鏡LAMOST是一架中星儀式(即固定鏡筒的)主動(dòng)光學(xué)反射施密特望遠(yuǎn)鏡，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡有11層樓之高，其視場(chǎng)為5度--相近口徑的常規(guī)天文望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)不超過(guò)1度。她的光學(xué)系統(tǒng)包括三大部分:

口徑5.7米×4.4米的反射施密特改正鏡MA(由24塊六角形平面子鏡拼接而成)

口徑6.7米×6米的球面主鏡MB(由37塊球面子鏡拼接而成)

直徑1.75米的焦面。 在觀測(cè)過(guò)程中，天體的光經(jīng)MA反射到MB，再經(jīng)MB反射后成像在焦面上，焦面上的4000根光纖把天體的光分別傳輸?shù)?6臺(tái)光譜儀的狹縫上，然后通過(guò)光譜儀后端的CCD探測(cè)器，獲得4000條光譜--此前光譜獲取率最高的美國(guó)斯隆巡天望遠(yuǎn)鏡，只能同時(shí)獲得640條光譜……

國(guó)際天文學(xué)界對(duì)LAMOST項(xiàng)目研制成功好評(píng)如潮:國(guó)際著名天文學(xué)家、芝加哥大學(xué)D. York 教授自稱是LAMOST的'粉絲'";主動(dòng)光學(xué)發(fā)明人、國(guó)際著名天文光學(xué)專家R. Wilson評(píng)價(jià)說(shuō)，" LAMOST包括了望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的所有方面……她的建成，將中國(guó)望遠(yuǎn)鏡研制技術(shù)推到了世界前沿的頂峰"、"LAMOST的成功，不但是中國(guó)科技界的勝利，也是整個(gè)國(guó)際天文界的勝利"，LAMOST項(xiàng)目國(guó)際評(píng)估委員會(huì)認(rèn)為:LAMOST獨(dú)一無(wú)二地結(jié)合了為數(shù)眾多的光纖、大視場(chǎng)以及大口徑望遠(yuǎn)鏡幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，從而一定能夠在下個(gè)十年中的光譜巡天方面處于領(lǐng)先地位;驗(yàn)收專家認(rèn)為，LAMOST全面優(yōu)質(zhì)完成了工程建設(shè)任務(wù)，其中望遠(yuǎn)鏡光學(xué)像質(zhì)、跟蹤指向精度顯著優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，表明LAMOST已具備甚至超過(guò)了預(yù)期能力，成為目前國(guó)際上口徑最大的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡和光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。

LAMOST是中國(guó)科技領(lǐng)域自主創(chuàng)新的典范，它將使人類觀測(cè)天體光譜的數(shù)目提高一個(gè)數(shù)量級(jí)至千萬(wàn)量級(jí)，使中國(guó)在該領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。LAMOST的建設(shè)還為中國(guó)科研、生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展提供人才和高技術(shù)儲(chǔ)備，為中國(guó)研制巨型望遠(yuǎn)鏡奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并使中國(guó)躋身于國(guó)際天文技術(shù)前沿，成為世界上少數(shù)幾個(gè)具備自主研制巨型望遠(yuǎn)鏡能力的國(guó)家之一。

"在現(xiàn)代天文學(xué)研究中，天體的光譜發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。拉莫斯特" LAMOST項(xiàng)目科學(xué)部負(fù)責(zé)人、中國(guó)科技大學(xué)天體物理中心教授褚耀泉告訴記者，"光譜就像識(shí)別天體身份的基因，包含著極其豐富的物理信息:星系的距離、構(gòu)成、分布和運(yùn)動(dòng)，恒星的化學(xué)組成、溫度、壓力，等等……通過(guò)對(duì)光譜的分析、研究，可以推演恒星、銀河系乃至宇宙的結(jié)構(gòu)和演化規(guī)律。

"但是，人類研究宇宙，就像螞蟻研究人類一樣困難，不可能一直盯著某個(gè)星系去看它如何演化。"褚耀泉說(shuō)，只有采取"人口普查"的方式，獲取盡可能多的天體樣本，才能得出更為準(zhǔn)確、完整的科學(xué)認(rèn)知。要想對(duì)整個(gè)宇宙進(jìn)行"人口普查"，必須研制出既能看得"深"、又能看得"廣" 的光譜觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡。

"要做到'深'，望遠(yuǎn)鏡必須有足夠大的口徑，以測(cè)量到足夠暗、足夠遠(yuǎn)、足夠多的天文目標(biāo);要做到'廣'，望遠(yuǎn)鏡必須有足夠?qū)挼囊晥?chǎng)，以滿足大片天區(qū)中各類樣本的觀測(cè)。"LAMOST項(xiàng)目總工程師、中科院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所(以下簡(jiǎn)稱"南光所")所長(zhǎng)崔向群告訴記者，"但是，由于材料和制作工藝的限制，大口徑很難兼?zhèn)浯笠晥?chǎng)--50多年以來(lái)，這個(gè)制約大天區(qū)天文觀測(cè)的瓶頸一直沒(méi)有解決。受此限制，迄今為止由'成像巡天'記錄下的數(shù)以百億計(jì)的天文目標(biāo)中，只有約萬(wàn)分之一的天體做過(guò)有縫光譜測(cè)量。"

上世紀(jì)90年代初，以王綬管院士和蘇定強(qiáng)院士為首的天文學(xué)家敏銳覺(jué)察到國(guó)際天文界對(duì)大樣本光譜觀測(cè)的迫切需求，提出了"大視場(chǎng)與大口徑兼?zhèn)?天文望遠(yuǎn)鏡的新概念，和LAMOST的初步方案。后經(jīng)崔向群、褚耀泉、王亞男進(jìn)一步的研究、細(xì)化、論證，共同提出了LAMOST的具體方案。

"中國(guó)人不能再走模仿國(guó)外的老路，要拿出自己的觀天巨眼!" 1997年4月，由原國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)了LAMOST的項(xiàng)目建議書(shū)，并于2001年8月正式開(kāi)工建設(shè)。

在"令人畏懼"的技術(shù)挑戰(zhàn)面前，LAMOST的研制人員沒(méi)有畏懼--他們采用多項(xiàng)世界首創(chuàng)技術(shù)，把我國(guó)的望遠(yuǎn)鏡研制推進(jìn)到世界頂峰

然而，回首15年來(lái)的漫漫長(zhǎng)路，被蘇定強(qiáng)院士稱為"敢死隊(duì)"隊(duì)長(zhǎng)的崔向群忍不住慨嘆:"LAMOST是同批立項(xiàng)的國(guó)家大科學(xué)工程中研制周期最長(zhǎng)、創(chuàng)新最多、風(fēng)險(xiǎn)最高的，建造這樣的大科學(xué)工程太不容易了!"

主動(dòng)光學(xué)之父、歐洲南方天文臺(tái)國(guó)際著名天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)專家R.Wilson說(shuō):LAMOST的成功，不但是中國(guó)科技界的勝利，也是整個(gè)國(guó)際天文界的勝利……中國(guó)應(yīng)該祝賀支持了這樣一個(gè)偉大的技術(shù)，以及鼓勵(lì)和成長(zhǎng)了這樣一只杰出的光學(xué)隊(duì)伍，他們實(shí)現(xiàn)了LAMOST，并將中國(guó)的望遠(yuǎn)鏡技術(shù)水平推進(jìn)到世界頂峰……

崔向群激動(dòng)地說(shuō):"LAMOST開(kāi)創(chuàng)了望遠(yuǎn)鏡的一個(gè)新類型，使望遠(yuǎn)鏡觀天400年來(lái)中國(guó)第一次在望遠(yuǎn)鏡類型上占有一席之地。同時(shí)，LAMOST的研制成功，使我國(guó)獨(dú)立自主研制或參與國(guó)際合作研制30米以上口徑的巨型天文望遠(yuǎn)鏡成為可能。"

根根光纖牽動(dòng)星辰，條條譜線解讀蒼穹--追隨先人的光輝足跡，續(xù)寫(xiě)天文新輝煌。

"LAMOST通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收只是跑完了'接力賽'的第一棒，后面的人要跑好第二棒、第三棒，把這一觀測(cè)平臺(tái)利用好，拿出令人滿意的研究成果!"滿頭銀發(fā)的蘇定強(qiáng)院士言辭切切，道出了他對(duì)用好LAMOST的殷切期望。

該項(xiàng)目由中國(guó)科學(xué)院院士王綬管、蘇定強(qiáng)為首的研究集體建議，得到了天文界廣泛的支持，由中國(guó)科學(xué)院提出，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，于1996年列為國(guó)家重大科學(xué)工程項(xiàng)目，1997年4月得到國(guó)家計(jì)委關(guān)于項(xiàng)目建議書(shū)的批復(fù)，1997年8月29日得到國(guó)家計(jì)委關(guān)于項(xiàng)目可行性研究報(bào)告的批復(fù)。目前正在進(jìn)行項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)。因?yàn)閼?yīng)用主動(dòng)光學(xué)技術(shù)控制反射改正板，使它成為大口徑兼大視場(chǎng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的世界之最。

2007年5月28日的凌晨3點(diǎn)，正在調(diào)試中的國(guó)家重大科學(xué)工程項(xiàng)目"大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡(簡(jiǎn)稱LAMOST)喜獲首條天體光譜。隨著調(diào)試的進(jìn)展，隨后的兩天LAMOST已不斷地獲得越來(lái)越多的天體光譜。LAMOST開(kāi)始產(chǎn)出光譜，標(biāo)志著其各個(gè)子系統(tǒng)(望遠(yuǎn)鏡光學(xué)和主動(dòng)光學(xué)、跟蹤控制、光纖、光譜儀)已全部聯(lián)通并達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)。

據(jù)介紹，LAMOST還將進(jìn)行兩年左右的調(diào)試，包括技術(shù)調(diào)試和觀測(cè)調(diào)試，之后即可開(kāi)展正式觀測(cè)。LAMOST以其強(qiáng)大的觀測(cè)能力，可在全天球一半的廣大天區(qū)內(nèi)，對(duì)上千萬(wàn)個(gè)星系、類星體等河外天體進(jìn)行光譜巡天;她它每晚可以完成上萬(wàn)個(gè)目標(biāo)的觀測(cè)，每年可獲得數(shù)百萬(wàn)個(gè)天體的光譜。

"前不久，國(guó)家天文臺(tái)剛剛完成了LAMOST'巡天計(jì)劃'的國(guó)際評(píng)估。" 國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)趙剛告訴記者，"巡天計(jì)劃"主要鎖定星系紅移巡天、恒星以及銀河系結(jié)構(gòu)和多波段天體目標(biāo)證認(rèn)等三大科學(xué)目標(biāo)，開(kāi)展銀河系內(nèi)研究和銀河系外研究:前者包括銀河系的演化、不同星族的研究、尋找宇宙誕生后的第一代恒星等，后者包括整個(gè)宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，暗物質(zhì)、暗能量的性質(zhì)研究等。

"我們將按照國(guó)際慣例，把研究數(shù)據(jù)向國(guó)內(nèi)外同行開(kāi)放，同時(shí)與國(guó)外專家開(kāi)展合作研究--美、德、英等國(guó)家的專家已經(jīng)提出了初步的合作設(shè)想。"

由于它的大口徑，在曝光1.5小時(shí)內(nèi)可以觀測(cè)到暗達(dá)20.5等的天體。而由于它的大視場(chǎng)，在焦面上可以放置四千根光纖，將遙遠(yuǎn)天體的光分別傳輸?shù)蕉嗯_(tái)光譜儀中，同時(shí)獲得它們的光譜，成為世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。它將安放在國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站。項(xiàng)目投資2.35億元。它將成為中國(guó)天文學(xué)在大規(guī)模光學(xué)光譜觀測(cè)中，在大視場(chǎng)天文學(xué)研究上，居于國(guó)際領(lǐng)先的地位。 LAMOST工程分為七個(gè)子系統(tǒng):光學(xué)系統(tǒng);主動(dòng)光學(xué)和支撐系統(tǒng);機(jī)架和跟蹤裝置;望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng);焦面儀器;圓頂;數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)集成。望遠(yuǎn)鏡將安放在中國(guó)科學(xué)院北京天文臺(tái)興隆觀測(cè)站。投資2.35億元人民幣，建設(shè)周期7年，2004年底開(kāi)光觀測(cè)。建成后將作為國(guó)家設(shè)備，向全國(guó)天文界開(kāi)放，并積極開(kāi)展國(guó)際合作。

國(guó)家重大科學(xué)工程"拉莫斯特"望遠(yuǎn)鏡通過(guò)國(guó)家竣工驗(yàn)收，這標(biāo)志著世界上最先進(jìn)的同類望遠(yuǎn)鏡在國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)基地開(kāi)始執(zhí)行"巡天"任務(wù)。"拉莫斯特"望遠(yuǎn)鏡是目前世界上口徑最大的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡和光譜獲取率最高的

望遠(yuǎn)鏡，一次可觀測(cè)4000個(gè)天體，觀測(cè)能力是國(guó)際上同類望遠(yuǎn)鏡的10倍到15倍。據(jù)悉，望遠(yuǎn)鏡有兩大類，一類是哈勃望遠(yuǎn)鏡那種盯緊單個(gè)天體、觀察細(xì)節(jié)的望遠(yuǎn)鏡，這是現(xiàn)在大望遠(yuǎn)鏡發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì);還有一類就是"拉莫斯特"這種重視廣度的望遠(yuǎn)鏡，用普查的方式大規(guī)模觀測(cè)天體，叫做'巡天'，能為大量天文工作提供基本素材。

拉莫斯特項(xiàng)目突破了國(guó)際上半個(gè)世紀(jì)以來(lái)天文望遠(yuǎn)鏡大口徑和大視場(chǎng)難以兼?zhèn)涞钠款i，是一架中國(guó)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)、在技術(shù)上極具挑戰(zhàn)性的大視場(chǎng)兼?zhèn)浯罂趶焦鈱W(xué)天文望遠(yuǎn)鏡，也是世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。"拉莫斯特將使人類觀測(cè)天體光譜的數(shù)目提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到千萬(wàn)量級(jí)，使中國(guó)在大視場(chǎng)多目標(biāo)光纖光譜觀測(cè)方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，對(duì)宇宙起源、星系形成與演化、銀河系結(jié)構(gòu)、恒星形成與演化等諸多研究領(lǐng)域作出重大貢獻(xiàn)。"拉莫斯特項(xiàng)目總工程師崔向群說(shuō)。這個(gè)建在距北京城東北170公里一座山上的超級(jí)望遠(yuǎn)鏡即將對(duì)浩瀚星空進(jìn)行"戶口普查"。