| 词条 | 大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 |
| 释义 | 大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopy Telescope，LAMOST）是一架横卧南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。应用主动光学技术控制反射改正板，使它成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。项目投资2.35亿元。它将成为我国天文学在大规模光学光谱观测中，在大视场天文学研究上，居于国际领先的地位。 简介由于它的大口径，在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体。而由于它的大视场，在焦面上可以放置四千根光纤，将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中，同时获得它们的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。它将安放在国家天文台兴隆观测站。 项目提出我国天文界经过多年的努力建设了以2.16米、1.56米光学望远镜、1.26米红外望远镜、太阳磁场和多通道望远镜、13.7米毫米波、米波综合孔径、以及甚长基线干涉射电望远镜为代表的天文学实测基础，有力地促进了我国天文研究的开展，提高了我国天文学在国际上的地位。 为了天文事业的进一步发展，我国天文界分析了当代天文和天体物理学的发展趋势、中国天文学的现状，并结合我国当前社会发展的需要和可能性，提出了“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 (LAMOST)”项目，建议列入“九五”期间国家重大科学工程计划。它瞄准了涉及天文和天体物理学中诸多前沿问题的大视场天文学，抓住大规模光学光谱开拓的可贵机遇，以新颖的构思、巧妙的设计实现了光学望远镜大口径兼备大视场的突破。随着项目建设在二十一世纪初的完成，它将使我国天文学在大规模光学光谱观测、在大视场天文学研究上，在国际上居于领先地位。 该项目由中国科学院院士王绶琯、苏定强为首的研究集体建议，得到了天文界广泛的支持，由中国科学院提出，经过反复论证，于1996年列为国家重大科学工程项目，1997年4月得到国家计委关于项目建议书的批复，1997年8月29日得到国家计委关于项目可行性研究报告的批复。目前正在进行项目初步设计。 LAMOST是一台横卧于南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。如图所示，它由在北端的反射施密特改正板MA、在南端的球面主镜MB和在中间的焦面构成。球面主镜及焦面固定在地基上，反射施密特改正板作为定天镜跟踪天体的运动，望远镜在天体经过中天前后时进行观测。天体的光经MA反射到MB，再经MB反射后成像在焦面上。焦面上放置的光纤，将天体的光分别传输到光谱仪的狭缝上，然后通过光谱仪后的CCD探测器同时获得大量天体的光谱。 结构横卧于南北方向的中星仪式装置，将望远镜的球面主镜及焦面固定在地基上，而由反射施密特改正板进行跟踪，使大视场的施密特望远镜增大口径所需的长焦距成为可能，其长镜筒无需跟踪旋转；同时简化了尺寸最大的球面主镜及其支撑结构部分的设计和制造，也使得安放有许多根光纤的大焦面可以不必像通常的望远镜那样随着镜筒一起旋转。反射施密特改正板采用地平式机架跟踪，也简化了结构和圆顶尺寸。望远镜南端略高，使其光轴与地平成25度角，以适应台址纬度，可观测天区的赤纬从-10度到+90度。 球面主镜大小为6.67米 6.05米，曲率半径40米，由37块对角线长1.1米，厚度为75毫米的六角形球面子镜组成。反射施密特改正板处在主镜球心，大小为5.72米 4.40米，由24块对角线长1.1米,厚度为25毫米的六角形平面子镜组成。望远镜有效通光口径4米，观测低赤纬天区时略大，观测高赤纬天区时略小。焦距为20米，相应的焦比为5。反射施密特改正板应用既有控制拼镜面的共面，又有控制单块薄镜面的非球面面形的主动光学新技术。它将两种主动光学技术集于一身，不仅用于校正望远镜的安装误差、加工误差和重力变形，更主要的是用于校正球面主镜的球差，达到施密特望远镜具有的大视场。这个系统在直径5度视场范围内有优良的像质，视场边缘的最大像斑为1.77角秒。相应于5度视场，直径为1.75米的焦面上放置4000根光纤。采用并行可控的光纤定位技术，可在较短的时间里将光纤按星表位置精确定位，并提供了光纤位置微调的可能。这将在光纤定位技术上突破目前世界上同时定位640根光纤的技术。通过这样的构思和设计，解决了大视场的施密特望远镜透射改正板很难做大，大口径反射望远镜视场较小的问题，使LAMOST成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。由于它的4米口径，在1.5小时曝光时间内以1纳米的光谱分辨率可以观测到20.5等的暗弱天体的光谱；由于它相应于5度视场的1.75米焦面上可以放置数千根光纤，连接到多台光谱仪上，同时获得4000个天体的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。 光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，大量天体光学光谱的获取是涉及天文和天体物理学诸多前沿问题的大视场、大样本天文学研究的关键。但是，迄今由成像巡天记录下来的数以百亿计的各类天体中，只有很小的一部分（约万分之一）进行过光谱观测。LAMOST作为天体光谱获取率最高的望远镜，将突破天文研究中光谱观测的这一“瓶颈”，成为最具威力的光谱巡天望远镜，是进行大视场、大样本天文学研究的有力工具。 LAMOST对上千万个星系、类星体等河外天体的光谱巡天，将在河外天体物理和宇宙学的研究上，诸如星系、类星体和宇宙大尺度结构等的研究上作出重大贡献。对大量恒星等河内天体的光谱巡天将在河内天体物理和银河系的研究上，诸如恒星、星族和银河系的结构、运动学及化学等的研究上作出重大贡献。结合红外、射电、X射线、γ射线巡天的大量天体的光谱观测将在各类天体多波段交叉证认上作出重大贡献。 望远镜将安放在中国科学院北京天文台兴隆观测站。投资2.35亿元人民币，建设周期7年，2004年底开光观测。建成后将作为国家设备，向全国天文界开放，并积极开展国际合作。 项目科学技术委员会委员王绶琯 项目科学技术委员会主任 苏定强 项目科学技术委员会委员 陈建生 项目科学技术委员会委员 朱能鸿 项目科学技术委员会委员 王大珩 项目科学技术委员会委员 雷天觉 项目科学技术委员会委员 唐九华 项目科学技术委员会委员 苏洪钧 项目科技委员会副主任 科学目标三大核心课题： 河外光谱巡天——宇宙大尺度结构等 恒星光谱巡天——银河系结构等 天体多波段交叉证认 几个跨世纪时期的重大课题，如：大天区范围星系红移完备样本测量；类星体侯选体证认和红移测量；成批活动星系核，星系的高、中分辩率光谱测量；射电源，红外源，X射线源的证认和后随测量；“依巴谷卫星”三角观差及高自行恒星的光谱测量；特红恒星的光谱测量等等，当能说明其重要的科学价值和巨大的课题容量，以及其带动研究、带动队伍的作用。 子系统LAMOST工程分为七个子系统：光学系统；主动光学和支撑系统；机架和跟踪装置；望远镜控制系统；焦面仪器；圆顶；数据处理和计算机集成。 自动化的观测与处理软件LAMOST 每夜将观测上万个天体的光谱，其数据量是数京字节；而总的计划是观测上千万条光谱。因此LAMOST应该是一个全自动地进行观测运行和数据处理的系统，以最有效地获得观测数据和取得最大的科学成果。为此目的，LAMOST设计了一套完整的自动化观测与处理的软件，其中主要包括巡天战略系统(SSS)、观测控制系统(OCS)和数据处理系统(DPS)。 光学系统光学系统由在南端的球面主镜MB 、在北端的反射施密特改正镜MA构成,焦面在中间。两镜分别由37块和24块子镜拼接而成。系统在大视场内有优良的成像质量。MA 作为定天镜跟踪天体的运动，望远镜在天体中天前后进行观测。其光轴南高北低，以适应台址纬度，扩大观测天区。 主动光学和支撑系统为了改正球面主镜 MB 的球差等，观测时需要实时变化改正镜 MA 的非球面面形，该系统通过结合薄镜面和拼镜面主动光学技术使24块薄平面子镜按要求变形，并使各子镜共焦。同时，通过拼镜面主动光学技术使 MB的37块球面子镜共焦。这是LAMOST项目的主要技术创新点和关键技术。 主动光学试验装置为了成功地将有特色的主动光学技术运用于本项目，在南京建立了主动光学实验装置，以进行有关该关键技术的各项试验。目前正在进行之中。 机架与跟踪系统LAMOST 是一架准中星仪式的望远镜，由于它的球面主镜MB是固定的，对天体的指向跟踪运动完全由MA 担任。 MA采用地平式机架，其指向和跟踪由方位和高度两个方向旋转实现。观测主要在子午面附近进行。整个跟踪运动过程较缓慢且运动速度变化较少。采用静压轴承，方位用摩擦驱动，高度用粗、细两套驱动系统并用带状码盘测角。相应地焦面也要旋转，需有像场旋转补偿机构。另外还有调焦机构等。 望远镜控制系统望远镜控制系统包括超低速、高精度的跟踪指向控制（其中有MA的高度角和方位角驱动，以及焦面板的像场旋转），上千个力促动器实时控制（要求响应快，精度高），实时准确的故障诊断和实时的环境监测和报警等。本控制系统的设计采用当代控制理论和技术，具有分布性、实时性、可靠性和扩展性。 焦面仪器望远镜收集来自天体的微弱辐射，成像在焦面上，然后通过焦面仪器进行分光、探测和记录。焦面仪器是 LAMOST 直接获取天体光谱信息的部分。包括：光纤定位装置、光纤、光谱仪和探测器等几个主要部分。 望远镜圆顶结构由于LAMOST的创新特点，其望远镜建筑不同于一般天文望远镜的圆顶。它由MA 楼、MB楼和焦面仪器楼三部分组成。 MA 的圆顶围挡为一带球冠的圆柱形，上部可向东西移开。焦面到MB 围挡为一卧式长通道，开有百叶窗。观测时圆顶应减少风对MA的影响，并时光路中温度均匀，不恶化自然的大气视宁度。 大事记1993年4月，以王绶琯、苏定强为首的研究集体提出LAMOST项目，建议作为中国天文重大观测设备。 1994年12月~1995年6月，在中国天文学会、中科院数理学部、中国科学院、国家科委、国家计委先后组织的多次评议和评审中LAMOST项目一直位居前列。 1996年6月，国家计委、国家科委组织两院院士对国家重大科学工程进行评审，LAMOST位居前列。 1996年7月，国家科技领导小组决策启动国家重大科学工程计划，LAMOST列入首批启动项目。 1996年10月，中国科学院成立国家重大科学工程“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”项目工程指挥部、项目科学技术委员会、项目管理委员会。 1997年4月，国家计划委员会批复《LAMOST项目建议书》。 1997年8月，国家计划委员会批复《LAMOST项目可行性研究报告》。 1999年6月，中国科学院受国家发展计划委员会委托批复《LAMOST项目初步设计与概算》。 2001年8月，国家发展计划委员会批准LAMOST项目开工报告，项目正式进入施工阶段。 2004年6月，LAMOST观测楼在国家天文台兴隆观测站开工建设。 2004年12月，关键技术预研究项目—“大口径主动光学实验望远镜装置”通过验收和鉴定。 2005年6月，中国科学院组织国际著名专家对LAMOST项目进行了中期评估。 2005年9月，LAMOST项目首件大型设备（8米机架底座）在兴隆观测站成功吊装，开始了项目主体设备安装。 2005年12月，在国家天文台兴隆观测站安全顺利地完成了反射施密特改正镜（MA）机架、焦面机构和球面主镜（MB）桁架三大部套的安装，项目全面进入现场安装调试。 2007年6月，LAMOST完成3米口径的镜面、250根光纤的定位系统、1台光谱仪及2台CCD相机（被称为“小系统”）以及完整的望远镜地平式机架、焦面机架、跟踪和控制系统的装调，达到望远镜设计的光学指标，并获得天体光谱。 2008年8月，望远镜全部硬件（24块Ma子镜、37块Mb子镜、4000个光纤定位单元、4000根光纤、16台光谱仪、32台CCD相机）安装到位。 2008年10月，LAMOST落成典礼在国家天文台兴隆观测基地举行。 2009年6月4日，LAMOST顺利通过国家验收。 2010年4月18日，刘延东出席LAMOST冠名为“郭守敬望远镜”揭牌仪式并为其揭牌。 |
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