今年9月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)-中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)大視場巡天望遠(yuǎn)鏡——墨子巡天望遠(yuǎn)鏡正式啟用。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡位于海拔4000多米的青海冷湖天文觀測基地，也是目前全球光學(xué)時(shí)域巡天能力最強(qiáng)大的設(shè)備?！澳友蔡臁?，“巡天”是什么意思？為什么要巡天呢？

宇宙中存在劇烈活動(dòng)的天體，是研究重大物理問題的天然實(shí)驗(yàn)室。重復(fù)觀測同一個(gè)“天區(qū)”，找出亮度或位置會(huì)隨時(shí)間而變化的天體，叫做“時(shí)域巡天”。這種時(shí)域天文學(xué)研究，在引力波探測、系外行星搜尋、銀河系中心超大質(zhì)量黑洞探測等領(lǐng)域具有重要意義。

作為目前全球光學(xué)時(shí)域巡天能力最強(qiáng)大的設(shè)備，“墨子”擁有一批硬核關(guān)鍵技術(shù)。比如薄鏡面面型主動(dòng)矯正技術(shù)，能夠達(dá)到的平整度相當(dāng)于一個(gè)足球場的大小，起伏不超過一根頭發(fā)絲。硬核在身，所以墨子巡天望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行才幾個(gè)月，就探索到了宇宙深處一些不為人知的時(shí)變天體，取得了多個(gè)初步成果。

把星光變成照片“墨子”彰顯硬核實(shí)力

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡近日剛拍攝到最新仙女座星系照片。仙女座，是從地球上人類肉眼能看到的最遠(yuǎn)星系。來自仙女座的光，走了252萬年，才到達(dá)地球。讓我們沿著星光凝視地球的軌跡，從逆向來看墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的眼睛，認(rèn)識(shí)它的各種硬核能力。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：我來介紹一下，這是我們望遠(yuǎn)鏡的圓頂，上面有個(gè)天窗，星光就從天窗到達(dá)望遠(yuǎn)鏡的本體。接下來，我們到望遠(yuǎn)鏡的圓頂里面，詳細(xì)了解星象的成像過程。星光從望遠(yuǎn)鏡的天窗進(jìn)來，直接打到望遠(yuǎn)鏡的主鏡。

當(dāng)“鏡頭蓋”徐徐打開，主鏡正式亮相。它的口徑是2.5米，厚度為12厘米，像一張巨大的CD碟片。表面映出的鋼架倒影，清晰得就像鋼架本身一樣。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：（主鏡）上是一層銀色的鋁反射膜。星光打到鏡面上以后，通過反射膜，反射到主焦裝置上去。鏡面可以隨時(shí)調(diào)整形狀，使得它任何時(shí)候都能完美地成像。這是我們一個(gè)硬核技術(shù)——薄鏡面面型主動(dòng)矯正技術(shù)。

光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的觀測波段在360納米到920納米之間，波長越短，對鏡面的平整度的要求就越高。熱脹冷縮、重力乃至氣流，都會(huì)小小地改變鏡面的形狀。鏡面越大，保持精度越困難。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：在鏡面背后看不見的地方，有54個(gè)主動(dòng)的光學(xué)支撐點(diǎn)，它們可以根據(jù)鏡面的形狀來實(shí)時(shí)改變力的大小，面型主動(dòng)矯正技術(shù)，每照一張照片，鏡面都主動(dòng)改變一次形狀。它能達(dá)到多高的平整度呢？相當(dāng)于一個(gè)足球場大小的平面，起伏不超過一根頭發(fā)絲。

每三個(gè)晚上，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡就能巡測一遍整個(gè)北天球。作為望遠(yuǎn)鏡的核心，這塊寶貝主鏡該如何養(yǎng)護(hù)？方法比想象中簡單。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：如果灰塵比較少，我們就用風(fēng)吹把它（灰塵）吹掉，如果特別臟的話，我們就給它重新鍍膜。

主鏡面的正上方，是望遠(yuǎn)鏡的主焦裝置，它看上去和相機(jī)鏡頭很相似。星光先照到望遠(yuǎn)鏡的主鏡，再反射到主焦裝置，穿過內(nèi)部的七塊透鏡，達(dá)到主焦相機(jī)。這臺(tái)主焦相機(jī)，也包含了相當(dāng)硬核的技術(shù)。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡總設(shè)計(jì)師 孔旭：它就相當(dāng)于我們?nèi)搜鄣囊暰W(wǎng)膜。這個(gè)相機(jī)有一個(gè)很大的特點(diǎn)，它的靶面很大。一般相機(jī)成像面（邊長）也就兩厘米大小，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡的相機(jī)的靶面很大，（邊長）是32.5厘米，是國內(nèi)最大靶面的相機(jī)，同時(shí)在國際也屬于先進(jìn)。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的探測器由9塊10厘米見方的電荷耦合器件CCD拼接而成。每一塊CCD上都排布著9000行9000列的像元。它能拍出的照片尺寸驚人，清晰度極高。一張照片，需要90塊4k超高清的電視顯示屏才能把照片的全尺寸顯示出來，10公里外的一個(gè)乒乓球都能看清。薄鏡面面形主動(dòng)矯正技術(shù)和大靶面CCD拼接相機(jī)，由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在國外技術(shù)封鎖、無從借鑒的情況下努力開發(fā)，他們用最短的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的原創(chuàng)突破，大大提高了我國的時(shí)域天文觀測能力，達(dá)到國際先進(jìn)水平。