科普級望遠鏡的天文觀測與科學研究

陳勛浩，吳 宏，慕海洋

(1. 中國科學院國家天文臺，北京 100101；2. 中國科學院大學天文與空間科學學院，北京 100049)

在光學天文觀測領域，電荷耦合器件(Charge Coupled Device, CCD)有著數十年的發展歷史，已成為最為常見的專業終端探測器。但因CCD價格昂貴、讀出速度慢等缺點限制了它在大眾范圍內的普及使用。隨著天文學的蓬勃發展，越來越多的天文愛好者開始嘗試天文觀測，CMOS相機憑借高空間采樣率、高時間采樣率和高性價比等優勢逐漸成為天文觀測探測器中的新起之秀[1]，并且在手機攝影和數碼相機的推動下，各類CMOS相機的成像質量也在飛速提升。

此外，建設大口徑望遠鏡成本高且存在許多技術難題。在時域天文學興起的時代，大口徑望遠鏡難以滿足快速大面積巡天的要求，由多個較小口徑望遠鏡構成監測網絡是未來的一個重要發展方向。例如，針對時域巡天的司天工程項目[2]將建造50多臺米級口徑大視場望遠鏡，構成一個大型望遠鏡陣列集群系統，預期實現高頻率大視場巡天，而大靶面的CCD相機制作成本高且讀出速度慢，很難滿足快速巡天的要求。因此司天工程將使用大靶面拼接的科學級CMOS相機作為終端探測器。但早期的CMOS相機由于動態范圍小、像素間增益不一致等缺點，未能在天文科學觀測中得到廣泛應用。如今CMOS相機已經具備了天文觀測條件，但仍需要在觀測中不斷測試、使用和完善。

專業天文望遠鏡由于成本高且技術維護難度很大，顯然不適合更廣泛的人群使用。……