让天文学观测大视场与大口径兼得——讲述郭守敬望远镜诞生背后的故事_速读

1992年，我国一位天文学家在《自然杂志》上发表了4篇文章探讨当时天文科学的发展，在这组文章的最后一节，他对我国天文设备建设提出了几则设想。3年后，他重读这4篇文章，在手稿中写道“……觉得好像是一个跳伞者，伞已经在空中张起，眼睛盯着目的地但却还没有落到实地。像一支音乐停在接近尾声的一个休止符上。”

这位天文学家，就是1980年当选中国科学院学部委员（院士），历任北京天文台研究员、台长、名誉台长，为天文事业整整奋斗了70年的王绶琯，而他在手稿中提到的，使这段“停在接近尾声的一个休止符上”的音乐成为一段完整乐章的办法，则是建造大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜——郭守敬望远镜（LAMOST）。

(资料图)

作为我国自主创新的、世界上口径最大的大视场兼大口径及光谱获取率最高的望远镜，LAMOST与王绶琯的渊源要追溯到20世纪80年代。当时我国正值现代天文学的第二次重建，“五台四校一厂”的学科基地已经立稳脚跟；天文实测条件正从“基本为零”转变为“最最起码的水平”；一批中青年天文人才这时已崭露头角。王绶琯惊喜地发现，这样的人与物的基础，虽然还很薄弱，但只需进一步巩固、完善，便能发起一次“前哨战”，在天文“主战场”上，开拓前沿，取得突破。

当时的天文学界存在一个困扰了研究者们多年的难题，即望远镜的大口径和大视场无法兼得。大视场是指望远镜可观测到的星空的面积足够大，这样就可以同时观测更多的星星。大口径是指望远镜镜面的直径大，这样就可以观测到足够暗的星体。

在此前使用的三种常规光学望远镜中，折射望远镜具有较宽的视野，但它的镜片不能做大；反射式望远镜可以把镜片做大，获得大口径，但是它能够观测的范围比较小，无法获得大视场；折反射望远镜能够获得大视场，但由于它的折射镜片太复杂，无法做大，因此不能同时获得大口径。

如何解决大口径与大视场“鱼与熊掌不可兼得”的问题？这一困惑摆在了国内外所有天文学家的面前。

20世纪80年代的一个夜晚，在从宁波驶向舟山的船上，王绶琯与当时都还是青年科学家的陈建生院士和苏定强院士一道，讨论我国下一步的天文设备建设。他们想到，想要在我国天文学方面做“有米之炊”，是不是要考虑“做个什么东西”，解决这个“鱼与熊掌不可兼得”的问题。

在这次被王绶琯称作“海舟夜话”的谈话结束后不久，他们便把目标定在配置多根光学纤维的“大天区面积大规模光谱”的开拓上。接着是LAMOST建设方案探讨，从陈建生主持的“150/220厘米中国施密特望远镜”的论证，到苏定强设计的“子午装置—焦面跟踪”的施密特型望远镜，再到最终LAMOST方案形成时苏定强“主动反射板”画龙点睛的一笔，LAMOST建设方案先后经过多次学术讨论，三易蓝图。

1993年4月，以王绶琯、苏定强为首的研究集体提出LAMOST项目，并建议将其作为中国天文重大观测设备列入“九五”期间国家重大科学工程计划。

1994年7月，两位青年科学家褚耀泉、崔向群在英国的一次国际会议上报告了LAMOST建设方案，引起了强烈反响。

从诞生于海舟中的一个想法到国际会议上使同行们兴奋的方案，王绶琯参与见证了LAMOST的成长史。1995年，他在论文中回忆道，“LAMOST方案的思考和建构，反复历经十年。参加的同志前后近二十人，参加者从不同专业、不同研究领域出发，切磋琢磨、求同存异，蜿蜿蜒蜒把力气汇聚到了共同点。正因为参加者的出发点不同，就有了集思广益。而参加者从不同出发点走向目标，不同思想、不同方法在同时前进中磕弹转并，就有了各自的蜿蜒曲折。”

1996年7月，国家科技领导小组决策启动国家重大科学工程计划，LAMOST列入首批启动项目；2001年8月，LAMOST项目批准开工建设，2008年8月全部项目建设任务完成；2008年10月16日在国家天文台兴隆观测基地举行LAMOST落成典礼，2009年6月LAMOST项目顺利通过国家验收。

近年来，一系列天文学领域的新研究发现不断刷新着人们对于宇宙的认知：在银河系中发现一颗恒星级黑洞；为银河系重新画像，发现银河系比原来认识的增大了一倍；改写银河系晕的面貌，精确称量出银河系的“体重”；发现一颗目前人类已知锂元素丰度最高的恒星；通过监测恒星“心电图”发现绝大多数富锂巨星的“真身”是红团簇星；发现类太阳恒星经过氦闪普遍可以产生锂元素的机制；获取了大样本恒星年龄信息，揭示银河系“成长史”……在这些发现的背后，都少不了LAMOST的参与，它已经成为天文学家们亲密无间的“合作伙伴”。

截至2022年9月，LAMOST已运行11年，共发布了约2000万条光谱数据。每天夜晚，LAMOST都在华北大地上仰望星空。而在浩瀚宇宙中，被命名为“王绶琯星”的小行星也正熠熠生辉。

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