把星光变成照片墨子巡天望远镜运行百天获16500幅图像

2023年12月27日 10:42:27 来源: 央视新闻客户端

　　今年9月，中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台大视场巡天望远镜——墨子巡天望远镜正式启用。
　　墨子巡天望远镜位于海拔4000多米的青海冷湖天文观测基地，也是目前全球光学时域巡天能力最强大的设备。 “墨子巡天”，“巡天”是什么意思？为什么要巡天呢？

　　宇宙中存在剧烈活动的天体，是研究重大物理问题的天然实验室。重复观测同一个“天区”，找出亮度或位置会随时间而变化的天体，叫做“时域巡天”。这种时域天文学研究，在引力波探测、系外行星搜寻、银河系中心超大质量黑洞探测等领域具有重要意义。

　　作为目前全球光学时域巡天能力最强大的设备，“墨子”拥有一批硬核关键技术。比如薄镜面面型主动矫正技术，能够达到的平整度相当于一个足球场的大小，起伏不超过一根头发丝。硬核在身，所以墨子巡天望远镜运行才几个月，就探索到了宇宙深处一些不为人知的时变天体，取得了多个初步成果。

　　把星光变成照片 “墨子”彰显硬核实力

　　墨子巡天望远镜近日刚拍摄到最新仙女座星系照片。仙女座，是从地球上人类肉眼能看到的最远星系。来自仙女座的光，走了252万年，才到达地球。让我们沿着星光凝视地球的轨迹，从逆向来看墨子巡天望远镜的眼睛，认识它的各种硬核能力。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭：我来介绍一下，这是我们望远镜的圆顶，上面有个天窗，星光就从天窗到达望远镜的本体。接下来，我们到望远镜的圆顶里面，详细了解星象的成像过程。星光从望远镜的天窗进来，直接打到望远镜的主镜。

　　当“镜头盖”徐徐打开，主镜正式亮相。它的口径是2.5米，厚度为12厘米，像一张巨大的CD碟片。表面映出的钢架倒影，清晰得就像钢架本身一样。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭：（主镜）上是一层银色的铝反射膜。星光打到镜面上以后，通过反射膜，反射到主焦装置上去。镜面可以随时调整形状，使得它任何时候都能完美地成像。这是我们一个硬核技术——薄镜面面型主动矫正技术。

　　光学望远镜的观测波段在360纳米到920纳米之间，波长越短，对镜面的平整度的要求就越高。热胀冷缩、重力乃至气流，都会小小地改变镜面的形状。镜面越大，保持精度越困难。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭：在镜面背后看不见的地方，有54个主动的光学支撑点，它们可以根据镜面的形状来实时改变力的大小，面型主动矫正技术，每照一张照片，镜面都主动改变一次形状。它能达到多高的平整度呢？相当于一个足球场大小的平面，起伏不超过一根头发丝。

　　每三个晚上，墨子巡天望远镜就能巡测一遍整个北天球。作为望远镜的核心，这块宝贝主镜该如何养护？方法比想象中简单。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭：如果灰尘比较少，我们就用风吹把它（灰尘）吹掉，如果特别脏的话，我们就给它重新镀膜。

　　主镜面的正上方，是望远镜的主焦装置，它看上去和相机镜头很相似。星光先照到望远镜的主镜，再反射到主焦装置，穿过内部的七块透镜，达到主焦相机。这台主焦相机，也包含了相当硬核的技术。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭：它就相当于我们人眼的视网膜。这个相机有一个很大的特点，它的靶面很大。一般相机成像面（边长）也就两厘米大小，这个望远镜的相机的靶面很大，（边长）是32.5厘米，是国内最大靶面的相机，同时在国际也属于先进。

　　墨子巡天望远镜的探测器由9块10厘米见方的电荷耦合器件CCD拼接而成。每一块CCD上都排布着9000行9000列的像元。它能拍出的照片尺寸惊人，清晰度极高。一张照片，需要90块4k超高清的电视显示屏才能把照片的全尺寸显示出来，10公里外的一个乒乓球都能看清。薄镜面面形主动矫正技术和大靶面CCD拼接相机，由项目团队在国外技术封锁、无从借鉴的情况下努力开发，他们用最短的时间，实现了核心技术的原创突破，大大提高了我国的时域天文观测能力，达到国际先进水平。

　　运行百天墨子巡天望远镜获16500幅图像

　　今年9月17日，由中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台联合研制的墨子巡天望远镜正式启用，到现在已过百天。正式启用以来，墨子巡天望远镜都有哪些发现呢？

　　总台央视记者卞晓妍：这里就是墨子巡天望远镜的控制室了，所拍摄的照片，工作人员不仅可以在这里实时查看，而且在数千公里之外，中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台实验室内，研究人员也可以实时查看这些照片。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭，正和工作人员一起看望远镜拍的新照片。这是目前世界上拍到的最大视场的仙女座星系高分辨率图像。

　　墨子巡天望远镜总设计师孔旭：这张是首光仪式（9月17日）发布的图片，是望远镜早期拍摄的图片。这张是后来，望远镜性能进一步提升以后拍的照片。可以看到后来拍摄的照片把星系外面比较暗的区域都拍摄出来了。说明我们望远镜在经过一段时间的调试后，性能得到进一步提升。

　　2023年9月17日首光仪式以来，墨子巡天望远镜已经拍摄16500幅图像，并在黑洞潮汐撕裂恒星事件、伽马暴、变星和小行星监测等领域取得了一系列早期科学成果，获得6万多颗小行星的20万次位置观测数据，新发现近地小行星4颗。

　　冷湖天文观测基地打造世界级天文台址

　　墨子巡天望远镜所在的青海冷湖天文观测基地，本身就是一个非常“硬核”的存在。这里具有极其优良的观测条件，正在被打造成为世界级的光学天文台址。

　　天文台址的选择，要求严苛：一要看得见，即云覆量小；二要看得透，即大气要稀薄；三要看得真，即透明度好；四要看得清，即视宁度佳；五要看得深，即无光害或少光害；六要看得长，即晴夜数要多。

　　地球上，能够共同满足这些条件的地方并不太多。在冷湖天文基地建成之前，放眼中纬度地区，主要有三个世界级的天文台址：分别位于美国夏威夷群岛的莫纳克亚火山口附近、智利北部的阿塔卡马沙漠和北非外海上的加那利群岛。但这三个台址都位于西半球，全世界的天文学家都期待着，在欧亚大陆找到一个合适的天文台台址。冷湖天文观测基地的出现，改变了世界的光学天文观测格局。

　　我们从西宁出发，向西飞过茫茫戈壁，到阿尔金山脚下，再开车4小时才能来到一个叫做冷湖的小镇。从冷湖再开100多公里，才能到达冷湖天文基地坐落的赛什腾山。

　　赛什腾山气候干燥，天气晴朗，每天有将近10个小时的日照，每年天文观测的可用时间高达300天。在位于海拔4200米的墨子巡天望远镜工作平台，能看到天际有一条很明显的分界线，这是柴达木盆地里的浮尘和纯净的天空之间的界限。分界线大概在海拔3200米的位置。山下天空灰蒙蒙，山顶依然蓝天，几乎不受灰尘的影响。