中国赶超世界的大口径望远镜计划

　　20世纪80年代前，中国几乎没有自主知识产权的大型专业天文望远镜。改革开放以来，我国国力日渐增强，也陆续自主研制了一些1-2米级的望远镜，但与世界水平相比还有很大差距。
　　20世纪90年代，以王授琯院士、苏定强院士为首的科学家提出了“反射施密特式望远镜”方案。该方案瞄准国际天文届亟待解决的大口径与大视场的矛盾，希望开辟中国自主研制大口径望远镜的发展道路。后来，在崔向群院士带领下，中国建设者于2008年建成大口径望远镜并安装在国家天文台兴隆观测基地，成为中国首个具有完全自主知识产权、同类设备国际领先的大型光学天文仪器。该望远镜于2010年经征集命名为“郭守敬望远镜”，2011年对外开放使用。
　　郭守敬望远镜，全称“大天区面积、多目标、光纤、光谱天文望远镜”，英文名为“Large Sky Area Multi-ObjectFibre Spectroscopic Telescope （缩写LAMOST）”。这个名称很长，代表很多意思。
　　第一，它具有一次观测“ 大天区面积”的能力，就是说它的视场很大，是同等口径常规望远镜的5倍以上，达到20多平方度;
　　第二，这么大的视场，适合于一次观测多个目标（设计达到4000个之多），大大提高了观测效率;
　　第三，采用先进的光纤传输光路，保证多目标光线的精确收集和传输;
　　第四，它观测的是天体目标的光谱信息，内含比简单测光更加丰富的天体物理数据。
　　可以说，这些优点都得益于郭守敬望远镜巧妙创新的光学结构设计和新技术的应用。截至目前，它是我国最大的光学望远镜，也是世界上最大口径的大视场望远镜和光谱获取率最高的望远镜，使中国进入了世界上少数几个具备自主研制巨型望远镜能力的国家。

反射施密特式郭守敬望远镜的创新点

　　前面我们已经讲过，施密特望远镜光路的巧妙之处在于用一块波浪形的折射改正镜放在球面反射主镜的前面，改正球差，并使望远镜有较大的视场。后人对施密特望远镜进行了各种改进，产生了多种施密特式望远镜类型。例如把施密特改正镜的折射透镜改为反射镜，口径做得更大，进而发展出更大口径的施密特式望远镜。
　　郭守敬望远镜的结构属于反射施密特式望远镜，但也在多个环节做了创新设计。
　　第一个创新，是采用主动光学控制反射式施密特改正镜。前期文中我们讲过主动光学技术，是20世纪七八十年代发展起来的，在望远镜背面安装促动器，由计算机控制来矫正大型望远镜镜面形状，使其维持在运转过程中镜面形状不变形的先进技术。而在郭守敬望远镜的设计中，科学家非常巧妙地利用主动光学技术，来矫正施密特反射改正镜的形状，不是让它维持形状不变，而是控制它根据需要改变面型。就是说，改正镜的面型不是传统的固定形状，而是由主动光学控制，根据观测目标的需要而改变形状。这个改正镜还采用了国际最先进的拼接镜面技术，在世界上首次实现了在大尺度镜面上同时采用主动变形和拼接镜面技术，使改正镜口径做到4米级（一般折射透镜很难做到1米以上）。因此，郭守敬望远镜的设计指标才能达到1.8米直径的超大焦平面和5度的超大视场角。
　　第二个创新，是分区工作并行控制的光纤定位技术。郭守敬望远镜超大视场可以在焦面上放置多达4000根光纤（目前国外同类望远镜的光纤数最多为640根），每根光纤对准一个天体目标，一次就可以观测4000个目标，大大提高了观测效率。然而这4000根光纤的精确定位，也是该望远镜面临的新挑战。得益于现代计算机控制和高精度测量技术的应用，郭守敬望远镜首创国际领先的分区工作并行控制的光纤自动定位，保证了光纤在焦面上精确地对準目标。

　　此外，该望远镜的安装结构也非常特别。普通望远镜是主、副镜（包括改正镜）都安装在同一个支架上，安装在同一个圆顶室里，观测时驱动机架转动即可。而郭守敬望远镜的主、副镜（改正镜）是分体的，主镜与副镜之间没有刚性机架连接，观测时各自会受计算机控制，达到光路的准直。这是因为郭守敬望远镜的大口径与大视场特点使得主、副镜相距40米，这样长的望远镜转动起来很困难，所以把它设计成固定在地面的望远镜，其改正镜同时起到定天镜的作用，把不同位置的天体反射到主镜中。如果做成普通望远镜那样的一体结构，镜筒必须很长，控制也十分困难。科学家参考了中星仪类天体测量仪器的卧式结构，并把主镜和副镜（改正镜）分别安装在相距几十米远的两个建筑物中，各自用计算机控制达到光学准直、同步联动，从而使得该望远镜的设计理念得到实现。
　　自2011年开放使用以来，郭守敬望远镜已经观测到多种类型天体的数千万条光谱，是国际上同类望远镜观测到的光谱总和的5倍还多。2016年起，中国科学家还建立了开放的光谱数据库，供全世界科学家研究使用。同学们如果有兴趣，也可以进入数据库了解一下哦（参考网站http：//dr6.lamost.org/）。