郭守敬望遠鏡

今天要介紹的是一座由我國自主設計研制的大型望遠鏡，建成于2008年，它位于河北省興隆縣的燕山之中，距離北京只有一百千米左右。

說起這座望遠鏡，“三絕”不得不提——

第一絕：名字長

它的中文名字叫作

大天面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，英文名更長，叫

Large Skg Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope.

長到當哈勃同學、開普勒同學都做完三道選擇題了，它還在寫名字，所以它更喜歡大家叫它的首字母縮寫——LAMOST，結果有好事者就據此給它取了個綽號——拉磨！

總是被叫綽號當然不開心，所以在它兩歲那年（2010年）終于有人給它起了個大名，叫“郭守敬望遠鏡”，以此來紀念元代著名的天文學家郭守敬。

這個外觀是不是很讓人摸不著頭腦？

它到底要從哪里“看”呢？

菌菌大膽地猜想了一下……大概是從這里看？

不過，雖然有了大名，但大家還是喜歡叫它的綽號——拉磨。

第二絕：外形怪

拉磨不僅名字長，長相也很獨特，此乃“第二絕”。

我們印象中的望遠鏡都長這樣：

可是這么一想不對呀！這個”鏡筒”是固定不動的，天天看同一個位置，那還有啥意思！

其實，拉磨之所以有這樣獨特的外觀，是緣于它那創新的結構！

拉磨的左邊是一個圓頂.圓頂里面藏著一塊反射鏡.叫Ma，而最右邊是一座塔，塔頂藏著另一塊更大的反射鏡，叫Mb。

然而拉磨長這樣：

觀測時，星光首先進到圓頂里，經過Ma的反射，穿過鏡筒，到達主鏡Mb，再經過Mb反射匯聚，成像在中間的焦面上。

這種設計妙在哪里呢？為了同時實現“大視場”和“大口徑”，拉磨的“鏡筒”長度超過了20米，Ma到Mb的距離更是達到了40米。

傳統的施密特望遠鏡觀測不同目標時，需要整體旋轉鏡筒，所以體量不能太大，否則就難以兼顧視場和口徑。

拉磨采用了反射改正鏡+臥式子午儀的組合。

鏡筒固定不動，不僅能實現大視場，還能通過旋轉Ma觀測大范圍目標。

解決完了結構性難題，拉磨還有一個“成長的煩惱”需要面對，那就是，當反射鏡長得太大時，難免“樹大招風“，重力、溫差等因素都會使鏡子變形，從而影響成像質量。

這就需要拉磨拿出它的又一個絕活兒——

第三絕：主動變

既然鏡子會變形，那我就主動變回來。

人們想到，在反射鏡下面接上一堆可以伸縮的裝置（叫作促動器），就能主動調節鏡面的形狀，從而改進成像質量。

這種技術叫作“主動光學”技術。

從前，人們創造出兩種可變形鏡面：

單個薄鏡面直接變形

拼接鏡面旋轉或擺動單個鏡面來變形

而拉磨結合了兩者的優勢！Ma的每個六邊形鏡面都設置了37個促動器，Mb的每個六邊形鏡面都設置了3個促動器。

這樣就能達到精確地修正反射鏡誤差的效果！

這些精準聚焦的光線來到焦平面，再經過光纖傳輸，最后，會變出4000個天體的光譜來。

那反，什么是“光譜”呢？同時拍4000條光譜很了不起嗎？聽說拉磨通過拍攝光譜，能夠繪制銀河系地圖、搜尋地外行星、研究恒星物理，還能探尋宇宙大尺度結構形成演化的線索……

這是怎么做到的呢？接著往下看！

恒星是如何誕生和演化的？星系、星系團、類星體，它們長什么樣？宇宙有著怎樣的大尺度結構？它又是怎么變化的？這些“終極難題”從古至今一直困擾著人類。

過去，“權威”們曾經斷言：想知道遙遠的星星上有哪些物質，那是絕對不可能的！

直到19世紀末光譜學的誕生，終結了這句古老的斷言……

其實在三百年前，牛頓就告訴大家：太陽光通過分光鏡后，會被分解成“七色光”。

后來，一些人經過仔細觀察，發現“七色光”之中還會出現一些“暗線”，也就是說，有一些有顏色的光不見了。

這些不見的光去哪兒了呢？答案是：被太陽上的物質給吸收了。

構成物質的原子和分子，都會吸收或者發出一些特定顏色（也就是波長）的光;各種不同元素的原子都對應著獨特的一系列波長：這就是它們的光譜。

通過這些亮線或者暗線在光譜中的位置，我們就能像識別“指紋”一樣，辨別出遙遠的天體里存在哪種物質，還可以知道它們的含量（豐度）有多少。

不僅如此，我們還能測出恒星的表面溫度，以及通過光譜的紅移或藍移研究天體的運動速度等。也就是，人類從此擁有了“隔空對話”的本領。

拉磨，就是這樣一座“隔空對話”的橋梁。

當來自遙遠星空的光通過主鏡匯聚到焦面后，等待它的并不是直接被“拍照”，而是要穿過細細的光纖，進入下面的分光儀里，變身為光譜呈現出來。

可是一次拍一顆星的光譜，這散率多低呀！拉磨的拿手絕活兒就是：它可以一次拍出4000個天體的光譜！

拉磨的焦面并不是一塊鐵板.而是密密麻麻排布的4000根光纖。

在這4000根光纖的背后，還有默默無聞工作的8000個小電機，它們可以讓光纖動起來，每根光纖都對準一顆星，一根也不浪費。

遙遠的星光來到拉磨的身體里，穿過一條條光纖，最終來到16臺光譜儀上。

再經過一系列復雜的處理，我們就能得到這枚星光“指紋”里包含的各種寶貴信息。

拉磨的成果

那么，拉磨到底有過哪些有趣的發現呢？菌菌在這里略舉兩例——

2014年，美國天文學家利用拉磨的光譜數據，發現了距離我們最近的一顆“超高速星”，它正在以1700000km/h的速度逃離銀河系！

后來，中美天文學家合作，通過拉磨還抓住了數十顆可能的超高速星，這種超速行為已經被上報給交警隊科學家進一步處理。

再比如，2019年4月，國家天文臺的一個研究組，通過拉磨的光譜數據發現了一顆特別的恒星，它異常地缺少鎂元素，卻富含金、銪、鈾等重元素。

比對銀河系左鄰右舍們的化學成分后，研究組猜測，這顆星可能來自伴星系，只是后來被我們銀河系俘獲，成為銀河系中的一員。

這也就進一步暗示了銀河系可能由眾多伴星系匯集而成的歷史。

拉磨運行十多年來，拍攝并發布了四千多個天區，累計收集了近千萬條的光譜信息，包括恒星、星系、糞星體，還有一些未知天體。

讓我們一起期待拉磨在揭秘宇宙的征途上為我們帶來更多有趣的發現吧！

這個數量已經遙遙領先國際上其他巡天項目發布的光譜數總和。

此外，拉磨發布的數據中，還包括一個534萬組恒星的光譜參數星表，是目前世界上獲取的最大恒星光譜參數星表。

迄今為止，拉磨還在持續進行觀測和數據產出，也許，宇宙演化、星系形成的秘密就藏在這些數據里。

EasyNitht

EN菌，天文漫畫科普微博EasyNight博主，菌中天文愛好者，腦洞極大，晝伏夜出，通文達藝。每天一幅手繪漫畫，講述當晚夜空看點。