在燕山深處的中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)河北興隆觀測(cè)站,一座以元代天文學(xué)家郭守敬命名的天文觀測(cè)設(shè)備,正以獨(dú)特的方式探索宇宙奧秘。這座大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡,作為我國(guó)首個(gè)天文領(lǐng)域大科學(xué)裝置,已累計(jì)發(fā)布2807萬(wàn)條光譜數(shù)據(jù)和1159萬(wàn)組恒星參數(shù),數(shù)據(jù)規(guī)模位居全球首位。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員羅阿理形象地比喻:"光譜就像天體的DNA密碼。傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡為天體拍攝照片,而郭守敬望遠(yuǎn)鏡則通過(guò)光譜分析解讀恒星的溫度、化學(xué)成分、運(yùn)動(dòng)軌跡和年齡,這相當(dāng)于為天體進(jìn)行基因檢測(cè)。"這種技術(shù)突破使科學(xué)家能夠重構(gòu)銀河系130億年的演化歷程,就像為宇宙編寫(xiě)編年史。
望遠(yuǎn)鏡的核心部件是4000個(gè)光纖定位單元,每個(gè)單元連接一束特種寬譜光纖。這些直徑僅相當(dāng)于頭發(fā)絲十分之一的光纖,曾長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。科研團(tuán)隊(duì)歷時(shí)五年攻克技術(shù)難關(guān),與長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司聯(lián)合研發(fā)的國(guó)產(chǎn)天文光纖,在光譜透過(guò)率和穩(wěn)定性上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。新研發(fā)的光纖定位閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng),將定位精度提升至開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的1.2倍,觀測(cè)效率提高20%。
在主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)方面,團(tuán)隊(duì)建成位移促動(dòng)器研制平臺(tái),實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件國(guó)產(chǎn)化。這些由數(shù)百個(gè)小鏡面拼接而成的大鏡面,通過(guò)高精度促動(dòng)器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整,確保觀測(cè)精度。目前該系統(tǒng)的性能指標(biāo)已躋身國(guó)際前列,為望遠(yuǎn)鏡持續(xù)升級(jí)奠定基礎(chǔ)。
過(guò)去一年間,基于該望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)發(fā)表的科研論文達(dá)417篇,其中包括1篇《科學(xué)》封面文章和10篇《自然》子刊論文。全球300個(gè)科研機(jī)構(gòu)的1800多名用戶(hù)下載數(shù)據(jù)約170TB,網(wǎng)站查詢(xún)量突破373萬(wàn)次。這些數(shù)據(jù)不僅用于研究銀河系形成,還拓展到致密天體、系外行星等前沿領(lǐng)域。
技術(shù)突破帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)效應(yīng)正在顯現(xiàn)。主動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)研發(fā)帶動(dòng)高精度光學(xué)元件制造,光纖定位技術(shù)促進(jìn)精密機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展,自主開(kāi)發(fā)的控制軟件算法形成完整知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。這些成果為我國(guó)建設(shè)更大口徑望遠(yuǎn)鏡積累了寶貴經(jīng)驗(yàn),相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于量子通信、深海探測(cè)等領(lǐng)域。
在青海冷湖的AIMS望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè)太陽(yáng)磁場(chǎng)、貴州平塘的FAST聆聽(tīng)脈沖星信號(hào)的同時(shí),郭守敬望遠(yuǎn)鏡通過(guò)光譜分析構(gòu)建起立體觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。這種多波段協(xié)同觀測(cè)模式,如同為宇宙拍攝"全景CT",使中國(guó)成為全球少數(shù)具備完整天文觀測(cè)能力的國(guó)家之一。當(dāng)科研人員在興隆站記錄光譜數(shù)據(jù)時(shí),他們感受到的不僅是科學(xué)探索的激情,更延續(xù)著千百年來(lái)人類(lèi)仰望星空的智慧傳承。











