9月17日，墨子巡天望遠鏡（WFST）正式開啟天文巡天觀測研究，並成功發布仙女座星系圖片。

墨子巡天望遠鏡拍攝的仙女座星系。仙女座星系M31距離地球約250萬光年，直徑約20萬光年，由於仙女座星系在天空中跨度大，已有的天文望遠鏡難以同時拍攝其精准全貌及周圍環境。該圖片是利用不同夜晚觀測的150幅圖像疊加而成，可以測定仙女座星系和其周圍環境中的天體的亮度變化，開展時域天文學研究。此外，結合500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）觀測數據，首光科學圖像數據還能進一步揭示恆星形成與氣體之間相互作用的演化關系。中國科學院供圖

墨子巡天望遠鏡坐落於青海省海西州茫崖市冷湖鎮賽什騰山天文台址，是一台口徑為2.5米的大視場光學成像望遠鏡，由中國科學技術大學（以下簡稱中國科大）和中國科學院紫金山天文台（以下簡稱紫金山天文台）於2018年3月1日啟動聯合研制。

該望遠鏡是目前北半球光學波段時域巡天能力最強的望遠鏡，能以每3個晚上巡測整個北天球一次的速度，拍攝整個北天球的影像，成為真正的“星空攝像師”，可與預期在2025年投入使用的、位於南半球的薇拉魯賓天文台大型綜合巡天望遠鏡（VRO/LSST）在天區覆蓋上互補，實現全天時域監測。

墨子巡天望遠鏡。中國科大供圖

國內高校建成的首台大型望遠鏡

2012年，時任紫金山天文台台長的楊戟研究員，開始思考一個問題：“有沒有可能在我國建一個時域天文巡天望遠鏡？”

當時，國內的望遠鏡能夠開展巡天觀測的就不多，能做時域天文巡天的望遠鏡更是一個都沒有。楊戟很快組織起一批專家，對這個想法進行論証。中國科大的孔旭教授，也是專家論証組的一員。

“隨著現代天文觀測技術的飛速發展，自2010年代之初，時域天文逐漸成為天文學的一個很重要的研究方向。”孔旭說。

時域天文學是一個以動態方式研究天體性質如何隨時間發生變化的天文研究領域，其主要研究對象是宇宙中各類壯觀而神秘的動態事件，如天體的劇烈爆發，在極端環境下的特殊活動等。

墨子巡天望遠鏡誕生的契機出現在2016年。當時，通過“科教融合”，中國科大天文學系與紫金山天文台等單位聯合，成立了中國科學技術大學天文與空間科學學院。第二年，中國科大天文學科入選教育部、財政部、國家發改委建設世界一流學科名單，並在教育部第四輪評估中被評為A+學科。而此時，中國科大也開始籌劃如何深化學校雙一流學科建設。

2017年，時任中國科大天文學系執行主任的孔旭、紫金山天文台台長楊戟和研究員鄭憲忠不約而同想到了建設大視場巡天望遠鏡，並開始嘗試聯手推動望遠鏡的立項建設。2018年3月1日，在中國科大校長包信和院士等校領導的支持下，望遠鏡的立項預研工作啟動。2019年，中國科大最終決定，自籌經費，在青海省的支持下，建設墨子巡天望遠鏡。

“這是目前國內高校建成的第一個大型天文設備。”如今已成為墨子巡天望遠鏡總設計師的孔旭說。

墨子巡天望遠鏡。中國科大供圖

四年建設實現“國際領先”

墨子巡天望遠鏡的地點選在冷湖賽什騰山天文台址，位置在海拔4200米的C點，距離茫崖市冷湖鎮區約70公裡。這裡夜天光背景低，視寧度優良，空氣中塵埃含量少，年降水量隻有50毫米，每年可用於天文觀測的時間長達270天，是近年來國內發現的具備世界頂級光學天文觀測條件的台址之一。

2019年7月，墨子巡天望遠鏡開始建設。當時，賽什騰山下的戈壁灘上隻有少量車輪碾壓出的痕跡，山上根本沒有路。

今年8月，望遠鏡建成，基礎設施條件得以完善。從冷湖鎮通往賽什騰山天文台址的公路建成，在山腳下遠遠地就能望見墨子巡天望遠鏡的雪白圓頂。一條長達35公裡的雙車道柏油公路，蜿蜒在山腰間，飲用水和食物等物資可以很快由此運送上山。望遠鏡圓頂內部也已經完成建設，觀測控制室、休息室、機房等一應俱全。

墨子巡天望遠鏡高10米，重50噸。主鏡口徑2.5米，鏡面厚度0.12米，面形平整度優於8納米。觀測時，宇宙星光“打”到2.5米的凹面鏡上再反射進主焦鏡筒，穿過鏡筒內由七塊透鏡組成的復雜光學系統，最終抵達位於鏡筒末端的大靶面電荷耦合器件（CCD）拼接式相機。

墨子巡天望遠鏡運維團隊負責人、中國科學院紫金山天文台青海觀測站總工程師婁錚介紹，望遠鏡實現了“世界領先的主焦光學系統”，配備的CCD相機採用大面陣拼接工藝，像元數高達7.65億。

與同口徑的望遠鏡相比，它不僅可以實現3度視場范圍內均勻高像質和極低像場畸變，完成超寬波段的高質量觀測，還具備高紫外透過率特性，對高能暫現源具有極佳的探測靈敏度。

“墨子巡天望遠鏡的通光面積大、雜散光少，系統探測靈敏度高，具備強大的巡天能力，能夠每3個晚上巡測整個北半天球一次，可開展北天2萬平方度天區大規模快速圖像巡天觀測。”孔旭說。

此外，望遠鏡拍到的觀測數據已經可以通過兩條數據專線，分別傳至中國科大和紫金山天文台。按照國際慣例，這些數據將在一年半后進行全球共享。

墨子巡天望遠鏡內部。王一鳴攝

前沿裝備的吸引力

通過高精度位置和多波段亮度觀測數據，墨子巡天望遠鏡可以監測移動天體和光變天體，高效搜尋和監測天文動態事件。

例如，它可用於探測引力波事件電磁對應體、超新星爆發等高能時域天文事件﹔進行太陽系天體普查，尋找第九大行星﹔還可以用於探測銀河系結構，研究暗物質本質等。

“對墨子巡天望遠鏡積累下來的巡天數據進行疊加，將提供北天球高精度、大天區、多色測光和位置星表。在未來數十年內，這些傳世巡天數據，可用於宇宙中各類天體的証認和系統研究。同時，墨子巡天望遠鏡將面向國家航天強國戰略，開展太陽系近地天體等搜尋與監測研究，服務航天安全和深空探測戰略需求。”孔旭說。

在孔旭看來，墨子巡天望遠鏡為人才培養提供了平台。

中國科大與紫金山天文台聯合共建天文與空間科學學院后，採用了人才聯合培養模式——學生們第一年在中國科大完成理論學習，之后到紫金山天文台進行科研訓練，最終獲得中國科大的學位學歷証書。

“如今，雙方聯合共建墨子巡天望遠鏡，我們的融合更加緊密了，望遠鏡將成為培養天文學人才的重要平台。”孔旭說。

不僅如此，墨子巡天望遠鏡也成為吸引海外優秀人才的“磁石”。

今年4月，“90后”姜繼安辭去了在日本的工作，歸國加入中國科大，成為天文學系特任教授。他的研究興趣正是墨子巡天望遠鏡的主要觀測對象之一——超新星。

“大概三年前國內開始有老師聯系我，詢問一些相關時域巡天以及望遠鏡建設方面的問題。后來當我知道，中國科大正在積極建設墨子巡天望遠鏡時，立刻就被吸引了。”姜繼安說。

從2021年7月，姜繼安就已加入墨子巡天望遠鏡團隊，負責制定望遠鏡巡天觀測計劃並參與相關的科學預調研工作，幫助望遠鏡瞄准創新前沿並實現科學產出效益最大化。

姜繼安表示，墨子巡天望遠鏡也吸引了國際同行的廣泛關注，不少來自世界各地的同行向他詢問望遠鏡的建設進度，或是表達強烈的合作意願。

“雖然全球范圍內已經擁有眾多時域巡天項目，但這些項目使用的望遠鏡口徑大多都在米或是亞米級別。墨子巡天望遠鏡擁有2.5米的大口徑和高達6.5平方度的有效視場，意味著它能幫助天文學家發現更多遙遠、暗弱以及罕見的暫現源目標。現在，墨子巡天望遠鏡已經逐步走上正軌，我們十分期待她將帶來的一個又一個激動人心的發現。這也正是時域巡天所獨有的魅力。”姜繼安說。（來源：茫崖市委宣傳部 中國科學報）

分享讓更多人看到