今年9月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)-中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡——墨子巡天望遠(yuǎn)鏡正式啟用。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡位于海拔4000多米的青海冷湖天文觀測(cè)基地，也是目前全球光學(xué)時(shí)域巡天能力最強(qiáng)大的設(shè)備。 “墨子巡天”，“巡天”是什么意思？為什么要巡天呢？

　　宇宙中存在劇烈活動(dòng)的天體，是研究重大物理問(wèn)題的天然實(shí)驗(yàn)室。重復(fù)觀測(cè)同一個(gè)“天區(qū)”，找出亮度或位置會(huì)隨時(shí)間而變化的天體，叫做“時(shí)域巡天”。這種時(shí)域天文學(xué)研究，在引力波探測(cè)、系外行星搜尋、銀河系中心超大質(zhì)量黑洞探測(cè)等領(lǐng)域具有重要意義。

　　作為目前全球光學(xué)時(shí)域巡天能力最強(qiáng)大的設(shè)備，“墨子”擁有一批硬核關(guān)鍵技術(shù)。比如薄鏡面面型主動(dòng)矯正技術(shù)，能夠達(dá)到的平整度相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)的大小，起伏不超過(guò)一根頭發(fā)絲。硬核在身，所以墨子巡天望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行才幾個(gè)月，就探索到了宇宙深處一些不為人知的時(shí)變天體，取得了多個(gè)初步成果。

　　把星光變成照片 “墨子”彰顯硬核實(shí)力

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡近日剛拍攝到最新仙女座星系照片。仙女座，是從地球上人類(lèi)肉眼能看到的最遠(yuǎn)星系。來(lái)自仙女座的光，走了252萬(wàn)年，才到達(dá)地球。讓我們沿著星光凝視地球的軌跡，從逆向來(lái)看墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的眼睛，認(rèn)識(shí)它的各種硬核能力。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：我來(lái)介紹一下，這是我們望遠(yuǎn)鏡的圓頂，上面有個(gè)天窗，星光就從天窗到達(dá)望遠(yuǎn)鏡的本體。接下來(lái)，我們到望遠(yuǎn)鏡的圓頂里面，詳細(xì)了解星象的成像過(guò)程。星光從望遠(yuǎn)鏡的天窗進(jìn)來(lái)，直接打到望遠(yuǎn)鏡的主鏡。

　　當(dāng)“鏡頭蓋”徐徐打開(kāi)，主鏡正式亮相。它的口徑是2.5米，厚度為12厘米，像一張巨大的CD碟片。表面映出的鋼架倒影，清晰得就像鋼架本身一樣。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：（主鏡）上是一層銀色的鋁反射膜。星光打到鏡面上以后，通過(guò)反射膜，反射到主焦裝置上去。鏡面可以隨時(shí)調(diào)整形狀，使得它任何時(shí)候都能完美地成像。這是我們一個(gè)硬核技術(shù)——薄鏡面面型主動(dòng)矯正技術(shù)。

　　光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)波段在360納米到920納米之間，波長(zhǎng)越短，對(duì)鏡面的平整度的要求就越高。熱脹冷縮、重力乃至氣流，都會(huì)小小地改變鏡面的形狀。鏡面越大，保持精度越困難。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：在鏡面背后看不見(jiàn)的地方，有54個(gè)主動(dòng)的光學(xué)支撐點(diǎn)，它們可以根據(jù)鏡面的形狀來(lái)實(shí)時(shí)改變力的大小，面型主動(dòng)矯正技術(shù)，每照一張照片，鏡面都主動(dòng)改變一次形狀。它能達(dá)到多高的平整度呢？相當(dāng)于一個(gè)足球場(chǎng)大小的平面，起伏不超過(guò)一根頭發(fā)絲。

　　每三個(gè)晚上，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡就能巡測(cè)一遍整個(gè)北天球。作為望遠(yuǎn)鏡的核心，這塊寶貝主鏡該如何養(yǎng)護(hù)？方法比想象中簡(jiǎn)單。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：如果灰塵比較少，我們就用風(fēng)吹把它（灰塵）吹掉，如果特別臟的話，我們就給它重新鍍膜。

　　主鏡面的正上方，是望遠(yuǎn)鏡的主焦裝置，它看上去和相機(jī)鏡頭很相似。星光先照到望遠(yuǎn)鏡的主鏡，再反射到主焦裝置，穿過(guò)內(nèi)部的七塊透鏡，達(dá)到主焦相機(jī)。這臺(tái)主焦相機(jī)，也包含了相當(dāng)硬核的技術(shù)。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：它就相當(dāng)于我們?nèi)搜鄣囊暰W(wǎng)膜。這個(gè)相機(jī)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，它的靶面很大。一般相機(jī)成像面（邊長(zhǎng)）也就兩厘米大小，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的相機(jī)的靶面很大，（邊長(zhǎng)）是32.5厘米，是國(guó)內(nèi)最大靶面的相機(jī)，同時(shí)在國(guó)際也屬于先進(jìn)。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)器由9塊10厘米見(jiàn)方的電荷耦合器件CCD拼接而成。每一塊CCD上都排布著9000行9000列的像元。它能拍出的照片尺寸驚人，清晰度極高。一張照片，需要90塊4k超高清的電視顯示屏才能把照片的全尺寸顯示出來(lái)，10公里外的一個(gè)乒乓球都能看清。薄鏡面面形主動(dòng)矯正技術(shù)和大靶面CCD拼接相機(jī)，由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國(guó)外技術(shù)封鎖、無(wú)從借鑒的情況下努力開(kāi)發(fā)，他們用最短的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的原創(chuàng)突破，大大提高了我國(guó)的時(shí)域天文觀測(cè)能力，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　運(yùn)行百天 墨子巡天望遠(yuǎn)鏡獲16500幅圖像

　　今年9月17日，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)聯(lián)合研制的墨子巡天望遠(yuǎn)鏡正式啟用，到現(xiàn)在已過(guò)百天。正式啟用以來(lái)，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡都有哪些發(fā)現(xiàn)呢？繼續(xù)跟隨記者去了解。

　　總臺(tái)央視記者 卞曉妍：這里就是墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的控制室了，所拍攝的照片，工作人員不僅可以在這里實(shí)時(shí)查看，而且在數(shù)千公里之外，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，研究人員也可以實(shí)時(shí)查看這些照片。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師孔旭，正和工作人員一起看望遠(yuǎn)鏡拍的新照片。這是目前世界上拍到的最大視場(chǎng)的仙女座星系高分辨率圖像。

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：這張是首光儀式（9月17日）發(fā)布的圖片，是望遠(yuǎn)鏡早期拍攝的圖片。這張是后來(lái)，望遠(yuǎn)鏡性能進(jìn)一步提升以后拍的照片?？梢钥吹胶髞?lái)拍攝的照片把星系外面比較暗的區(qū)域都拍攝出來(lái)了。說(shuō)明我們望遠(yuǎn)鏡在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試后，性能得到進(jìn)一步提升。

　　2023年9月17日首光儀式以來(lái)，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)拍攝16500幅圖像，并在黑洞潮汐撕裂恒星事件、伽馬暴、變星和小行星監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域取得了一系列早期科學(xué)成果，獲得6萬(wàn)多顆小行星的20萬(wàn)次位置觀測(cè)數(shù)據(jù)，新發(fā)現(xiàn)近地小行星4顆。

　　冷湖天文觀測(cè)基地 打造世界級(jí)天文臺(tái)址

　　墨子巡天望遠(yuǎn)鏡所在的青海冷湖天文觀測(cè)基地，本身就是一個(gè)非常“硬核”的存在。這里具有極其優(yōu)良的觀測(cè)條件，正在被打造成為世界級(jí)的光學(xué)天文臺(tái)址。

　　天文臺(tái)址的選擇，要求嚴(yán)苛：一要看得見(jiàn)，即云覆量??；二要看得透，即大氣要稀?。蝗吹谜?，即透明度好；四要看得清，即視寧度佳；五要看得深，即無(wú)光害或少光害；六要看得長(zhǎng)，即晴夜數(shù)要多。

　　地球上，能夠共同滿(mǎn)足這些條件的地方并不太多。在冷湖天文基地建成之前，放眼中緯度地區(qū)，主要有三個(gè)世界級(jí)的天文臺(tái)址：分別位于美國(guó)夏威夷群島的莫納克亞火山口附近、智利北部的阿塔卡馬沙漠和北非外海上的加那利群島。但這三個(gè)臺(tái)址都位于西半球，全世界的天文學(xué)家都期待著，在歐亞大陸找到一個(gè)合適的天文臺(tái)臺(tái)址。冷湖天文觀測(cè)基地的出現(xiàn)，改變了世界的光學(xué)天文觀測(cè)格局。

　　我們從西寧出發(fā)，向西飛過(guò)茫茫戈壁，到阿爾金山腳下，再開(kāi)車(chē)4小時(shí)才能來(lái)到一個(gè)叫做冷湖的小鎮(zhèn)。從冷湖再開(kāi)100多公里，才能到達(dá)冷湖天文基地坐落的賽什騰山。

　　賽什騰山氣候干燥，天氣晴朗，每天有將近10個(gè)小時(shí)的日照，每年天文觀測(cè)的可用時(shí)間高達(dá)300天。在位于海拔4200米的墨子巡天望遠(yuǎn)鏡工作平臺(tái)，能看到天際有一條很明顯的分界線，這是柴達(dá)木盆地里的浮塵和純凈的天空之間的界限。分界線大概在海拔3200米的位置。山下天空灰蒙蒙，山頂依然藍(lán)天，幾乎不受灰塵的影響。

　　除了得天獨(dú)厚的自然條件，當(dāng)?shù)卣€把賽什騰山周?chē)?0公里范圍設(shè)置為暗夜保護(hù)區(qū)，杜絕了光污染的干擾。從天文觀測(cè)臺(tái)址的專(zhuān)業(yè)質(zhì)量要求來(lái)看，已經(jīng)達(dá)到國(guó)際一流水平。截至目前，青海冷湖天文觀測(cè)基地已有11家科研單位12個(gè)望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目落地，全部建成后，這里將成為亞洲最大的天文觀測(cè)基地。

　?。偱_(tái)央視記者 帥俊全 卞曉妍 賀學(xué)國(guó) 王小龍）