該項目由中國科學院院士王綬琯、蘇定強為首的研究集體建議,得到了天文界廣泛的支持,由中國科學院提出,經過反覆論證,於1996年列為國家重大科學工程項目,1997年4月得到國家計委關於項目建議書的批覆,1997年8月29日得到國家計委關於項目可行性研究報告的批覆。2001年8月正式開工建設。 2009年6月4日通過國家驗收。
因為套用主動光學技術控制反射改正板,使它成為大口徑兼大視場光學望遠鏡的世界之最。由於它的大口徑,在曝光1.5小時內可以觀測到暗達20.5等的天體。而由於它的大視場,在焦面上可以放置四千根光纖,將遙遠天體的光分別傳輸到多台光譜儀中,同時獲得它們的光譜,成為世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。它將安放在國家天文台興隆觀測站。項目投資2.35億元。它將成為我國天文學在大規模光學光譜觀測中,在大視場天文學研究上,居於國際領先的地位。
LAMOST工程分為七個子系統:光學系統;主動光學和支撐系統;機架和跟蹤裝置;望遠鏡控制系統;焦面儀器;圓頂;數據處理和計算機集成。望遠鏡將安放在中國科學院北京天文台興隆觀測站。投資2.35億元人民幣,建設周期7年,2004年底開光觀測。建成後將作為國家設備,向全國天文界開放,並積極開展國際合作。
2007年5月28日的凌晨3點,正在調試中的國家重大科學工程項目“大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡(簡稱LAMOST)喜獲首條天體光譜。隨著調試的進展,隨後的兩天LAMOST已不斷地獲得越來越多的天體光譜。LAMOST開始產出光譜,標誌著其各個子系統(望遠鏡光學和主動光學、跟蹤控制、光纖、光譜儀)已全部聯通並達到要求的技術指標。
到2008年9月1日,國家重大科學工程項目“大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡”(英文縮寫LAMOST)的硬體全部安裝完成並成功地進行了初步調試。 LAMOST是一架用我國自主創新概念設計的同時具有大視場和大口徑的光學望遠鏡。它在總體概念上的創新和採用的主動光學技術解決了國際上多年大視場望遠鏡不能同時具有大口徑的難題。LAMOST的最大視場為5度。通過焦面上4000根光纖和16台光譜儀(包括32台4kx4k的CCD相機),可同時觀測4000個天體的光譜,使之成為大視場望遠鏡的世界之最,也將是世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。
LAMOST的整個光學系統包括分別由24塊和37塊1.1米對角徑的六角形子鏡組成的兩塊大口徑反射鏡:6.67米X6.05米的主鏡和5.72米X4.4米的反射施密特改正鏡。
LAMOST是一架具有國際前沿水平的,高精度的複雜的光學和機電一體化系統,在整個系統中還包括近1萬個各種電機和促動器定位器,1千多個各種感測器,以及控制各部分硬體的大量軟體系統、觀測控制系統和數據處理系統。
2009年6月4日,耗資2.35億最高處超過15層樓 光譜望遠鏡之王建成目前國際上口徑最大的大視場望遠鏡和光譜獲取率最高的望遠鏡、國家重大科學工程——大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡(英文簡稱LAMOST)項目在中國科學院國家天文台興隆觀測基地順利通過國家發展改革委組織的國家竣工驗收。驗收委員會由國家發展改革委、科技部、國家檔案局、基金委、河北省、中科院等有關部門和相關領域的專家組成。國家發展改革委副主任張曉強,中國科學院常務副院長、LAMOST工程建設領導小組組長白春禮任主任委員。
LAMOST是我國自主創新設計、在技術上極具挑戰性的新型大視場兼備大口徑的光學天文望遠鏡。視場為5度(相近口徑的常規天文望遠鏡視場小於1度),口徑大於6米。光學系統由反射改正鏡、球面鏡和焦面三個部分構成。一次觀測最多可同時獲得4000個天體光譜。對天體性狀和行為的認識,光譜物理信息含量最大、研究經驗和運用技巧積累最多。但是,目前由“成像巡天”記錄下的數以百億計的天體中,只有大約萬分之一進行過有縫光譜測量。要進行目前天文研究迫切需要的大規模光譜測量必須兼備兩個條件:一是望遠鏡視場必須足夠大;二是望遠鏡口徑也要足夠大。
常規望遠鏡口徑大的視場很小,視場大的口徑卻難以做大。這使得“大視場兼備大口徑”成為長期以來天文望遠鏡技術中的一個難題,也是眾多天文學家迫切希望解決的問題。
上世紀九十年代,著名天文學家王綬琯院士和蘇定強院士敏銳地覺察到國際天文界對大樣本光譜觀測的迫切需求,提出了大視場與大口徑兼備的天文望遠鏡新概念及初步方案,經崔向群、褚耀泉、王亞男進一步細化和論證,形成了最後的具體方案。我國天文學家獨創的LAMOST這種新型望遠鏡,被國際上譽為“地面大視場大口徑望遠鏡的最佳方案”——創造性地將40多米長的鏡筒固定,並用主動光學技術實時產生非球面面形不斷變化的高精度鏡面——突破了半個世紀以來大口徑和大視場難以兼備的瓶頸。
但是為了實現這一創新思想,必須攻克大量世界級技術難題,在世界上:首次在一塊大鏡面上同時套用薄變形鏡面和拼接鏡面主動光學技術(控制鏡面面形精度達髮絲的數千分之一);首次實現六角形的主動可變形鏡;首次在一個光學系統中同時採用兩塊大口徑拼接鏡面;首次套用4000根光纖定位技術(同類設備目前僅640根)。這些都是開世界天文技術歷史之先河。此外,8米高精度大型地平式跟蹤機架、多目標光纖光譜技術、海量數據處理等均為世界前沿技術,掌握的國家屈指可數。面對如此多的高難度技術挑戰,曾有人擔心LAMOST很難實現。但工程全體人員在工程領導小組組長白春禮院士的領導下,在總工程師崔向群研究員的帶領下迎難而上,攻克所有技術難關,終於在2008年8月勝利建成了這一宏偉的大科學工程。
LAMOST項目的研製成功得到了國內外專家的高度評價。國際著名天文學家、芝加哥大學的D. York 教授在接受美國《科學》雜誌採訪時說:“由於LAMOST令人敬畏的技術挑戰,並不是每箇中國科學家都傾心於她,但我是LAMOST的冬粉”。主動光學發明人、國際著名天文光學專家R. Wilson評價:“LAMOST包括瞭望遠鏡技術的所有方面……,她的建成,將中國望遠鏡研製技術推到了世界前沿的頂峰”,“LAMOST的成功,不但是中國科技界的勝利,也是整個國際天文界的勝利”。
驗收專家認為,LAMOST全體人員全面優質完成了工程建設任務,其中望遠鏡光學像質、跟蹤指向精度顯著優於設計指標,表明LAMOST已具備甚至超過了預期能力,成為目前國際上口徑最大的大視場望遠鏡和光譜獲取率最高的望遠鏡。
LAMOST以其中國原創的新概念和新方法,極具創新的技術和工藝,代表了我國大型光學精密儀器的最高水平,是我國科技領域自主創新的典範。她將使人類觀測天體光譜的數目提高一個數量級(至千萬量級),使我國在該領域處於國際領先地位。將對宇宙起源、星系形成與演化、銀河繫結構、恆星形成與演化等的研究做出重大貢獻。
LAMOST的建設為我國科研、生產和空間技術的發展提供了人才和高技術儲備,並為我國研製巨型望遠鏡奠定了堅實的基礎,使我國躋身於國際天文技術前沿,成為世界上少數幾個具備自主研製巨型望遠鏡能力的國家之一。 LAMOST原因
“在現代天文學研究中,天體的光譜發揮著非常關鍵的作用。” LAMOST項目科學部負責人、中國科技大學天體物理中心教授褚耀泉告訴記者,“光譜就像識別天體身份的基因,包含著極其豐富的物理信息:星系的距離、構成、分布和運動,恆星的化學組成、溫度、壓力,等等……通過對光譜的分析、研究,可以推演恆星、銀河系乃至宇宙的結構和演化規律。”
“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星系去看它如何演化。”褚耀泉說,只有採取“人口普查”的方式,獲取儘可能多的天體樣本,才能得出更為準確、完整的科學認知。要想對整個宇宙進行“人口普查”,必須研製出既能看得“深”、又能看得“廣” 的光譜觀測望遠鏡。
“要做到‘深’,望遠鏡必須有足夠大的口徑,以測量到足夠暗、足夠遠、足夠多的天文目標;要做到‘廣’,望遠鏡必須有足夠寬的視場,以滿足大片天區中各類樣本的觀測。”LAMOST項目總工程師、中科院南京天文光學技術研究所(以下簡稱“南光所”)所長崔向群告訴記者,“但是,由於材料和製作工藝的限制,大口徑很難兼備大視場——50多年以來,這個制約大天區天文觀測的瓶頸一直沒有解決。受此限制,迄今為止由‘成像巡天’記錄下的數以百億計的天文目標中,只有約萬分之一的天體做過有縫光譜測量。”
上世紀90年代初,以王綬琯院士和蘇定強院士為首的天文學家敏銳覺察到國際天文界對大樣本光譜觀測的迫切需求,提出了“大視場與大口徑兼備”天文望遠鏡的新概念,和 LAMOST的初步方案。後經崔向群、褚耀泉、王亞男進一步的研究、細化、論證,共同提出了LAMOST的具體方案。
【總結篇】:
LAMOST完全由我國自主創新設計和研製。二十世紀九十年代初,面臨世界天文學的迅猛發展,我國的天文學家們深感責任重大而緊迫。我國著名天文學家王綬琯院士和蘇定強院士瞄準國際天文研究中“大規模天文光譜觀測嚴重缺乏”這一突破點,提出了一種“大口徑與大視場兼備的天文望遠鏡”新概念,並對望遠鏡整體設計有了創新的構想,後來崔向群、褚耀泉、王亞男參與其中進行了細化、論證工作,他們五人共同提出了LAMOST項目——“大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡”方案,並提出建設LAMOST的建議。
在國家、中國科學院和全天文界的關心、支持下,LAMOST於1996年7月作為國家重大科學工程項目正式啟動,國家計委於1997年4月批准項目建議書,2001年9月正式批准開工建設。經項目組全體人員艱苦拼搏、努力攻關,歷經艱辛、克服了重重困難,至2008年8月底按期完成了全部硬體安裝,並已開始進行試觀測,目前望遠鏡的各項指標均已經達到甚至超過設計要求,在調試過程中單次觀測可同時獲得3000多條天體光譜的能力。LAMOST已成為我國最大的光學望遠鏡、世界上最大口徑的大視場望遠鏡,也是世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。它的研製成功使我國的大規模光譜觀測處於世界領先地位。
光學光譜包含著遙遠天體豐富的物理信息,大量天體光學光譜的獲取是涉及天文和天體物理學諸多前沿問題的大視場、大樣本天文學研究的關鍵。但是,迄今由成像巡天記錄下來的數以百億計的各類天體中,只有很小的一部分(約萬分之一)進行過光譜觀測。LAMOST作為天體光譜獲取率最高的望遠鏡,將突破天文研究中光譜觀測的這一“瓶頸”,成為最具威力的光譜巡天望遠鏡,是進行大視場、大樣本天文學研究的有力工具。LAMOST對上千萬個星系、類星體等河外天體的光譜巡天,將在河外天體物理和宇宙學的研究上,諸如星系、類星體和宇宙大尺度結構等的研究上作出重大貢獻。對大量恆星等河內天體的光譜巡天將在河內天體物理和銀河系的研究上,諸如恆星、星族和銀河系的結構、運動學及化學等的研究上作出重大貢獻。結合紅外、射電、X射線、γ射線巡天的大量天體的光譜觀測將在各類天體多波段交叉證認上作出重大貢獻。
技術上,LAMOST在其反射施密特改正鏡上同時採用了薄鏡面主動光學和拼接鏡面主動光學技術,以其新穎的構思和巧妙的設計突破了世界上光學望遠鏡大視場不能同時兼備大口徑的瓶頸,使我國的主動光學技術處於國際領先的地位。並行可控式光纖定位技術解決了同時精確定位4000個觀測目標的難題,也是一項國際領先的技術創新。
LAMOST的勝利落成是我國科學界期盼已久的一件大事,也是我國天文學界為之歡欣鼓舞的一件大事。
LAMOST工程分為八個子系統:光學系統;主動光學和鏡面支撐;機架和跟蹤裝置;望遠鏡控制;焦面儀器;圓頂;觀測控制和數據處理、輸入星表和巡天戰略。主要由國家天文台南京天文光學技術研究所、國家天文台總部和中國科技大學承擔完成。今年是國家天文台的重要組成部分-原北京天文台(現國家天文台總部)和國家天文台南京天文光學技術研究所(前身為原南京天文儀器廠、南京天儀中心)創建50周年,以及中國科技大學建校50周年。LAMOST的勝利落成無疑是獻給這些單位的最好禮物。
2009年被聯合國定為“國際天文年”,以紀念伽利略發明天文望遠鏡400周年。在400年的歷史長河中,作為一種完全由我們中國人創新的新型的大視場望遠鏡,LAMOST使得中國人第一次在望遠鏡類型上占有一席之地,這是LAMOST的驕傲,也是我國天文界的驕傲。
LAMOST作為國家設備將向全國天文界開放,並積極開展國際合作。大科學裝置是建立具有強大國際競爭力的國家大型科研基地的重要條件。 LAMOST望遠鏡落戶國家天文台興隆觀測站,必將為具有40年輝煌歷史的興隆觀測站注入新的血液,增添新的光彩,也必將為我國天文事業的發展和國際合作做出新的貢獻
白春禮副院長在致辭中指出,LAMOST是由國家投資2.35億建成的重大科學工程, 是目前我們國家重大科學工程中最具挑戰性和創新性的項目之一。他相信,LAMOST的建成和投入觀測,將使我國具備世界領先的主動光學技術和多目標光譜觀測能力;將為我國天文學研究增添高水平的觀測設施和平台;將為我國在宇宙大尺度結構、銀河繫結構、暗能量等相關領域的研究提供必要的條件和技術支撐。經過天文科技工作者今後若干年的努力,必將會取得一批新的對人類探索宇宙奧秘具有重要推動作用的科學成果。同時,他也希望今後對LAMOST的觀測與研究要有更加強有力的領導和組織,吸引全國天文學家和物理學家參與,要更加關注重大前沿科學問題,要開放吸引院外乃至國外天文學家利用LAMOST觀測,獲取數據進行科學研究。並期待LAMOST能夠儘快取得一批重要的原創性科研成果。
白院長特別提到,他本人作為LAMOST工程項目領導小組的負責人,深知項目建設過程是艱難和曲折的,尤其是在工程的攻堅階段,LAMOST項目組的全體人員日以繼夜的工作,攻克了一個又一個的技術難關,取得了一個又一個成果。他代表中國科學院向長期默默奉獻在科研工作一線的科研、管理和支撐人員們表示崇高的敬意。
白院長最後寄語LAMOST:“掃描大天區,根根光纖牽動星辰;分析多目標,條條譜線解讀蒼穹。”
LAMOST在口徑、視場和光纖數目三者結合上超過了所有國際上目前已完成的或正在進行的大視場多天體光纖光譜巡天計畫。其核心關鍵技術——主動光學技術和4000根光纖定位都屬國際首創,主要關鍵技術,如24塊高精度超薄六角形光學鏡面的磨製和檢測、曲率半徑一致性要求近三萬分之一的37塊球面鏡子鏡的磨製、大口徑超薄鏡面和倒掛式大口徑鏡面的精確支撐技術、40米長的光路上的氣流改善、海量光譜數據處理等也均為國際前沿。
國外的主動光學技術,或只有薄鏡面變形,或只有鏡面拼接,只有lamost結合了兩者,實現的技術上的創新。
國家天文台副台長趙剛告訴記者,“巡天計畫”主要鎖定星系紅移巡天、恆星以及銀河繫結構和多波段天體目標證認等三大科學目標,開展銀河系內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、尋找宇宙誕生後的第一代恆星等,後者包括整個宇宙的大尺度結構,暗物質、暗能量的性質研究等。