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今天要介紹的是一座由我国自主设计研制的大型望远镜,建成于2008年,它位于河北省兴隆县的燕山之中,距离北京只有一百千米左右。
说起这座望远镜,“三绝”不得不提——
第一绝:名字长
它的中文名字叫作
大天面积多目标光纤光谱天文望远镜,英文名更长,叫
Large Skg Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope.
长到当哈勃同学、开普勒同学都做完三道选择题了,它还在写名字,所以它更喜欢大家叫它的首字母缩写——LAMOST,结果有好事者就据此给它取了个绰号——拉磨!
总是被叫绰号当然不开心,所以在它两岁那年(2010年)终于有人给它起了个大名,叫“郭守敬望远镜”,以此来纪念元代著名的天文学家郭守敬。
这个外观是不是很让人摸不着头脑?
它到底要从哪里“看”呢?
菌菌大胆地猜想了一下……大概是从这里看?
不过,虽然有了大名,但大家还是喜欢叫它的绰号——拉磨。
第二绝:外形怪
拉磨不仅名字长,长相也很独特,此乃“第二绝”。
我们印象中的望远镜都长这样:
可是这么一想不对呀!这个”镜筒”是固定不动的,天天看同一个位置,那还有啥意思!
其实,拉磨之所以有这样独特的外观,是缘于它那创新的结构!
拉磨的左边是一个圆顶.圆顶里面藏着一块反射镜.叫Ma,而最右边是一座塔,塔顶藏着另一块更大的反射镜,叫Mb。
然而拉磨长这样:
观测时,星光首先进到圆顶里,经过Ma的反射,穿过镜筒,到达主镜Mb,再经过Mb反射汇聚,成像在中间的焦面上。
这种设计妙在哪里呢?为了同时实现“大视场”和“大口径”,拉磨的“镜筒”长度超过了20米,Ma到Mb的距离更是达到了40米。
传统的施密特望远镜观测不同目标时,需要整体旋转镜筒,所以体量不能太大,否则就难以兼顾视场和口径。
拉磨采用了反射改正镜 卧式子午仪的组合。
镜筒固定不动,不仅能实现大视场,还能通过旋转Ma观测大范围目标。
解决完了结构性难题,拉磨还有一个“成长的烦恼”需要面对,那就是,当反射镜长得太大时,难免“树大招风“,重力、温差等因素都会使镜子变形,从而影响成像质量。
这就需要拉磨拿出它的又一个绝活儿——
第三绝:主动变
既然镜子会变形,那我就主动变回来。 人们想到,在反射镜下面接上一堆可以伸缩的装置(叫作促动器),就能主动调节镜面的形状,从而改进成像质量。
这种技术叫作“主动光学”技术。
从前,人们创造出两种可变形镜面:
而拉磨结合了两者的优势!Ma的每个六边形镜面都设置了37个促动器,Mb的每个六边形镜面都设置了3个促动器。
这些精准聚焦的光线来到焦平面,再经过光纤传输,最后,会变出4000个天体的光谱来。
那反,什么是“光谱”呢?同时拍4000条光谱很了不起吗?听说拉磨通过拍摄光谱,能够绘制银河系地图、搜寻地外行星、研究恒星物理,还能探寻宇宙大尺度结构形成演化的线索……
这是怎么做到的呢?接着往下看!
恒星是如何诞生和演化的?星系、星系团、类星体,它们长什么样?宇宙有着怎样的大尺度结构?它又是怎么变化的?这些“终极难题”从古至今一直困扰着人类。
过去,“权威”们曾经断言:想知道遥远的星星上有哪些物质,那是绝对不可能的!
直到19世纪末光谱学的诞生,终结了这句古老的断言……
其实在三百年前,牛顿就告诉大家:太阳光通过分光镜后,会被分解成“七色光”。
后來,一些人经过仔细观察,发现“七色光”之中还会出现一些“暗线”,也就是说,有一些有颜色的光不见了。
这些不见的光去哪儿了呢?答案是:被太阳上的物质给吸收了。
构成物质的原子和分子,都会吸收或者发出一些特定颜色(也就是波长)的光;各种不同元素的原子都对应着独特的一系列波长:这就是它们的光谱。
通过这些亮线或者暗线在光谱中的位置,我们就能像识别“指纹”一样,辨别出遥远的天体里存在哪种物质,还可以知道它们的含量(丰度)有多少。
不仅如此,我们还能测出恒星的表面温度,以及通过光谱的红移或蓝移研究天体的运动速度等。也就是,人类从此拥有了“隔空对话”的本领。
拉磨,就是这样一座“隔空对话”的桥梁。
当来自遥远星空的光通过主镜汇聚到焦面后,等待它的并不是直接被“拍照”,而是要穿过细细的光纤,进入下面的分光仪里,变身为光谱呈现出来。
可是一次拍一颗星的光谱,这散率多低呀!拉磨的拿手绝活儿就是:它可以一次拍出4000个天体的光谱!
拉磨的焦面并不是一块铁板.而是密密麻麻排布的4000根光纤。
在这4000根光纤的背后,还有默默无闻工作的8000个小电机,它们可以让光纤动起来,每根光纤都对准一颗星,一根也不浪费。