给星星做普查

张君波

郭守敬望远镜是我国天文领域的第一个大科学工程项目，它的主要任务是对星星进行“星口”普查。

郭守敬望远镜建在了哪里？长什么样子？又为什么叫“郭守敬望远镜”？它的“普查”成果有哪些？让我们一起走进郭守敬望远镜。

国家天文台兴隆观测站全景图（摄影/陈颖为）

引颈凝视天空的“白天鹅”

从位于北京的中国科学院国家天文台总部出发，驱车大约2小时即可抵达位于河北省兴隆县的国家天文台兴隆观测站。这里群山环绕，环境优美，郭守敬望远镜就静静地矗立于此，犹如美丽的白天鹅引颈凝望天空。所有初次见到郭守敬望远镜真容的朋友，都会为它高大的外表所震撼，纷纷感叹从未见过造型如此独特的光学望远镜。

寓意深远的命名

1276年，我国元代科学家郭守敬奉命修订历法，发明简仪、高表等12种观天仪器，其制定的《授时历》是当时世界上最先进的一种历法，在古代通行360多年，在我国天文史上镌刻下了璀璨的一笔。

郭守敬望远镜“工作时间表”

2010年4月17日，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）正式被冠名為“郭守敬望远镜”。用“郭守敬”来命名LAMOST望远镜意义深远，不仅可以使后人铭记我国古代天文研究史上的辉煌成绩，更可以激励当代人勇攀世界天文研究的高峰。

郭守敬望远镜（摄影/陈颖为）

奇特的光路

郭守敬望远镜造型独特，主要由3根柱形建筑由北向南依次从低到高排列。3根柱形建筑的顶部分别放置着郭守敬望远镜的3个最主要的组成部分：主镜Ma，焦面和主镜Mb。

晴朗的夜晚，当夜幕降临时，Ma的天文圆顶会被打开，将Ma主镜完全暴露在星空之下，焦面附近的焦面大门也会徐徐放倒，使

Ma->Mb->焦面之间的光路贯通起来。

本领不凡 多个世界之最

郭守敬望远镜独特的外表似乎也预示着它不凡的本领。确实，郭守敬望远镜自2008年建成后便创下了多个世界之最：首次在一个光路里，采用两面大主镜（Ma和Mb）；首次在一块主镜（Ma）上，同时应用了薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术；成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最；焦面上密布4000根光纤，理论上一次曝光即可获得4000颗天体的光谱；率先在国际上采用并行可控的光纤定位技术，成为当时世界上光谱获取率最高的望远镜，并领跑达10年之久。

不断创新的建设之路

郭守敬望远镜的建设之路，也是一条不断创新之路。

“取经”之路

在郭守敬望远镜之前，国际上最成功的光谱巡天项目之一是美国的斯隆数字巡天项目，该项目是基于一台2.5米口径望远镜开展的，焦面处原本设置640根光纤，后来升级成1000根光纤。采用焦面板替换的方法切换不同天区，即根据当晚的观测计划，提前在不同的铝板上进行打孔，每块铝板代表望远镜一次可观测的天区，每个小孔对应该天区的一颗星星。白天，工作人员对这些铝板进行插光纤操作。

推陈出新

当郭守敬望远镜进行焦面设计时，曾经也考虑参考斯隆数字巡天项目的经验，每天制作不同的天区铝板，人工手动插光纤。但该方案很快便被否决掉，代之以更加高效、环保的并行可控光纤定位技术。

郭守敬望远镜光路图（绘图/张玲）

郭守敬望远镜在观测前，4000根光纤可以在很短的时间内受控精准地“走”到预设的位置。值得骄傲的是，在郭守敬望远镜建成之前，我国技术人员常到国外“取经”；郭守敬望远镜建成后，国外研究人员纷纷来我国学习望远镜建造技术。

技能值拉满的观天利器

天文学是一门基于观测发展起来的学科，从郭守敬望远镜技能值拉满这一点不难看出，它一定是一柄“观天利器”——基于它的观测数据，已经在很多方面刷新了人们对银河系的认知。

银河系直径新解

郭守敬望远镜建成之前，在人们的传统认知中，银河系的直径约为10万光年。可是，科研人员基于郭守敬望远镜的巡天数据发现，真实的银河系要比我们之前认识的大一倍，也就是银河系的直径至少有20万光年。

2015年，本文作者访问时，了解斯隆数字巡天项目如何插光纤

还原银河系的成长史

我们并不知道银河系早期形成历史是怎样的一幅场景，但是科研人员利用郭守敬望远镜观测的光谱数据，结合欧洲航天局盖亚卫星发布的天体观测信息，即恒星位置、距离和运动信息，获得了25万颗恒星精确的年龄，从时间轴上真实地还原出银河系幼年和青少年时期的成长史。

“打捞”银河系里的璀璨珠宝

银河系就像个大宝藏，郭守敬望远镜通过巡天的方式“打捞”里面璀璨的珠宝，发现的奇珍异宝还真不少。例如：它发现了迄今最大的恒星级黑洞，其发现过程表明，利用郭守敬望远镜寻找黑洞大有可为；发现了一颗迄今为止最为古老的第二代恒星，推断其第一代恒星是约260倍太阳质量的超大质量恒星，刷新了人们对第一代恒星质量分布的认知；发现了新的系外行星族群——热海星；发现了人类已知锂元素丰度最高的恒星，被誉为“宇宙最大充电宝”……

郭守敬望远镜焦面的光纤定位单元

斯隆数字巡天项目所用的打好孔的铝板

不凡的国际影响力

据统计，有来自全球近200所科研机构和大学的上千名用户，正在利用郭守敬望远镜产出的数据开展各项研究，他们的科研产出呈井喷式增长。目前，郭守敬望远镜年均产出科研论文超过200篇，其中国外天文学家发表的成果占比超过40%，这也反映出郭守敬望远镜不凡的国際影响力。

为宇宙天体留下宝贵档案

弹指一挥间，郭守敬望远镜自2012年正式开启巡天之旅至今，已稳定运行十余载。2019年，它成为全球首个发布光谱总数超千万的巡天项目，4年后其获取的光谱数量再翻一倍，2023年3月它成为国际上率先发布2000万量级光谱数据的巡天项目。

郭守敬望远镜发布的恒星参数星表数量，已连续10年稳居世界第一，为人类留下了关于银河系，甚至遥远宇宙天体的宝贵档案，成为人类探索宇宙奥秘的不竭宝藏。

在郭守敬望远镜的帮助下，全球天文学家在银河系结构与形成演化、恒星物理的探究、特殊天体和致密天体的搜寻等方面均取得了重大突破性成果。未来，让我们一起期待郭守敬望远镜产出更多瞩目的成绩吧！

（责任编辑 / 高琳 美术编辑 / 周游）