隨著巨大圓頂開啟時(shí)發(fā)出的陣陣鏗鏘金屬音，2008年10月16日，外形怪異的龐然大物L(fēng)AMOST天文望遠(yuǎn)鏡在國家天文臺(tái)河北興隆觀測(cè)站宣告正式落成。在燕山余脈層林盡染的秋色中，雪白的望遠(yuǎn)鏡屹立于碧空之下，令前來的中外科學(xué)家感慨不已。
有“光譜之王”美譽(yù)的LAMOST天文望遠(yuǎn)鏡，即“大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡”，終于在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明400周年的特殊時(shí)間竣工，個(gè)中意味引起眾多專家與媒體的關(guān)注。
科學(xué)家相信，這項(xiàng)舉世矚目的中國重大科學(xué)工程，這座醞釀、建造了近20年，耗資2．35億元的望遠(yuǎn)鏡，將會(huì)開啟中國天文研究的新時(shí)代。
天文學(xué)的歷史，就是望遠(yuǎn)鏡的歷史
早在上世紀(jì)80年代末，中國當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的2．16米望遠(yuǎn)鏡竣工時(shí)，天文學(xué)家就開始思考中國的下一架望遠(yuǎn)鏡是什么，中國的天文學(xué)應(yīng)如何突破。
天文學(xué)是以觀測(cè)為基礎(chǔ)的科學(xué)，毫不夸張地說，近代天文學(xué)的歷史，基本就是天文望遠(yuǎn)鏡的歷史。因此中國天文學(xué)家一直在思考望遠(yuǎn)鏡的未來。
其實(shí)，從發(fā)明之日起，望遠(yuǎn)鏡就一次次改變了世界的格局。1608年，熟稔玻璃折射規(guī)律的荷蘭眼鏡商漢斯·利帕席（Hans Lippershey）偶然發(fā)現(xiàn)兩塊透鏡一遠(yuǎn)一近組合后，遠(yuǎn)處教堂上的風(fēng)標(biāo)竟然一下子近在眼前了。漢斯·利帕席馬上意識(shí)到這個(gè)發(fā)現(xiàn)的重要性，他隨即把兩塊透鏡裝入金屬管，并美其名曰“窺器”（looker）。人類歷史上最重要的發(fā)明之一——望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)了。
由于荷蘭人率先擁有這種先見先知的利器，荷蘭海軍總是匪夷所思地先發(fā)現(xiàn)敵人——西班牙海軍。依靠這種優(yōu)勢(shì)，荷蘭擺脫了西班牙的控制。隨后，荷蘭發(fā)展成為17世紀(jì)航海和貿(mào)易強(qiáng)國，在世界各地建立了殖民地和貿(mào)易據(jù)點(diǎn)。
聞?dòng)嵑商m眼鏡商的奇妙發(fā)明后，1609年意大利科學(xué)家伽利略也用透鏡制造出了一架“折射式望遠(yuǎn)鏡”（人類第一架天文望遠(yuǎn)鏡）。當(dāng)伽利略第一次將望遠(yuǎn)鏡指向星空時(shí)，一場(chǎng)對(duì)宇宙和人類自身看法的新變革開始了。
伽利略將望遠(yuǎn)鏡朝向月球，發(fā)現(xiàn)月表坑坑洼洼，滿布環(huán)形山。在被認(rèn)為“宇宙中心”的地球附近，發(fā)現(xiàn)一個(gè)與地球相仿的世界，這在當(dāng)時(shí)無疑是一個(gè)令人震驚的發(fā)現(xiàn)，不亞于今天發(fā)現(xiàn)外星人。隨后，伽利略又發(fā)現(xiàn)了太陽也在自轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)了銀河系更多以前根本看不到的恒星，發(fā)現(xiàn)木星有四顆衛(wèi)星……這些新發(fā)現(xiàn)表明古希臘天文學(xué)家、宗教神學(xué)家并沒有完全掌握宇宙的真理，10年前（即1600年）在羅馬鮮花廣場(chǎng)燒死布魯諾是不對(duì)的，一切天體都繞轉(zhuǎn)地球的地心宇宙體系也不應(yīng)被盲目接受。
隨后，伽利略將他的發(fā)現(xiàn)寫成24頁的《星座信使》（Sidereus Nuncius），并公之于眾，但并未被迅速接受，因?yàn)楫?dāng)時(shí)望遠(yuǎn)鏡的原理尚未明確，伽利略也無法說出所以然來。
一部分學(xué)者和教會(huì)人士認(rèn)為望遠(yuǎn)鏡里的景象不過是光影上的幻覺，是望遠(yuǎn)鏡的瑕疵造成的。直到1611年,德國天文學(xué)家開普勒出版了《天文光學(xué)》，闡述了望遠(yuǎn)鏡的原理，“幻覺說”才漸漸消失。
問世之初，望遠(yuǎn)鏡便讓全世界經(jīng)歷一場(chǎng)變革，即使到了現(xiàn)在也是如此。它改變了我們觀察宇宙的方式，這種改變已經(jīng)整整持續(xù)了400年。
光譜中透露的宇宙密碼
400年來，凝聚了人類雄心勃勃的追求與智慧，望遠(yuǎn)鏡從小口徑到大口徑，從光學(xué)望遠(yuǎn)鏡到全電磁波段望遠(yuǎn)鏡，從地面望遠(yuǎn)鏡到空間望遠(yuǎn)鏡，不僅使天文學(xué)發(fā)生了革命，而且深刻地影響了其他科學(xué)的發(fā)展，乃至整個(gè)人類社會(huì)的進(jìn)步。
然而，時(shí)至今日，天文望遠(yuǎn)鏡每前進(jìn)一小步，都需要背后的制造技術(shù)邁出一大步。LAMOST望遠(yuǎn)鏡就是這樣一個(gè)先進(jìn)技術(shù)的集合體。
據(jù)專家介紹，LAMOST的成像焦面有4000根光纖，可以同時(shí)觀測(cè)4000個(gè)天體。每個(gè)條件良好的夜晚，它都可以進(jìn)行上萬個(gè)天體的觀測(cè)，每年可獲得兩三百萬個(gè)天體的光譜，而目前世界上同類“巡天”（即對(duì)全天的天體進(jìn)行戶口普查）項(xiàng)目望遠(yuǎn)鏡光纖數(shù)最多才660根。LAMOST的光纖直接與16臺(tái)光譜儀相連，目標(biāo)天體將直接化身為光譜，將隱藏在光譜中的宇宙秘密展示給天文學(xué)家。
更令人稱奇的是，在1．5小時(shí)的曝光中，LAMOST可以觀測(cè)到20.5星等的天體。20.5星等的天體極其暗弱，肉眼可見的最暗星也比它明亮50萬倍。
在研制LAMOST望遠(yuǎn)鏡過程中所使用的“拼接鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)”也屬于世界前沿技術(shù)，這種技術(shù)正是20世紀(jì)90年代以后望遠(yuǎn)鏡專家們?nèi)账家瓜氲摹案锩约夹g(shù)”之一，它可以按需糾正變形的鏡面，使成像更精準(zhǔn)。
這些設(shè)計(jì)與技術(shù)的結(jié)合，使LAMOST成為我國目前最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、世界上最大口徑的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡，也是世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。
自問世到現(xiàn)在，已經(jīng)有400年歷史的望遠(yuǎn)鏡見證了人類改變對(duì)宇宙以及自身認(rèn)識(shí)的進(jìn)程，而望遠(yuǎn)鏡本身也已成為科學(xué)發(fā)展水平的一種標(biāo)志。
早在1666年，牛頓用三棱鏡分解日光，發(fā)現(xiàn)白光是由不同顏色的光混合而成，透鏡對(duì)不同顏色的光有不同的折射，這是導(dǎo)致伽利略式望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)色差、讓觀測(cè)者惱怒的原因，因?yàn)閬碜杂钪娴墓舛疾粏渭?。而由此產(chǎn)生的這些彩虹般的色序就是“光譜”，日后很多天文望遠(yuǎn)鏡，包括LAMOST望遠(yuǎn)鏡，都專門利用這種曾令他們惱怒的東西破解宇宙密碼。因?yàn)?859年，德國科學(xué)家基爾霍夫很奇妙地發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有鈉元素的燃燒譜線，也就是說星光中蘊(yùn)含著化學(xué)元素的信息，這對(duì)研究天體構(gòu)成太重要了，遠(yuǎn)比盯著星星的照片傻看有用。
牛頓在多次制造無色差望遠(yuǎn)鏡無果后斷言，透鏡的色差永遠(yuǎn)也消除不掉。1668年，他另辟蹊徑，用反射代替折射，親手制造了一架“反射式望遠(yuǎn)鏡”，很好地消除了色差等令人頭疼的問題?，F(xiàn)在很多大型天文望遠(yuǎn)鏡都是反射式望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)然技術(shù)更加先進(jìn)。
不過，歷史證明先賢偉人并非永遠(yuǎn)正確。18世紀(jì)英國律師兼數(shù)學(xué)家切斯特·穆爾·霍爾發(fā)現(xiàn)，將不同材質(zhì)的凸凹透鏡組合起來，可以在很大程度上消除色差。1758年，光學(xué)儀器商約翰·多朗德制造出了消色差透鏡。
此后200年，折射式望遠(yuǎn)鏡與反射式望遠(yuǎn)鏡技術(shù)都獲得了大幅提升，望遠(yuǎn)鏡口徑與重量不斷加大，大到一個(gè)巔峰。巔峰過后，鏡子自身重量、溫度變化等都會(huì)導(dǎo)致鏡面變形（要知道少許變形就足以讓星空錯(cuò)亂）。這些問題可以解決，但需要革命性的技術(shù)。
蘇聯(lián)人曾在1976年制造出一架口徑6米的反射式望遠(yuǎn)鏡，鏡體重77噸，整個(gè)可動(dòng)部分重達(dá)800噸，遺憾的是這架望遠(yuǎn)鏡落成之日，竟是其不盡如人意之始。
隨著光學(xué)望遠(yuǎn)鏡口徑不斷加大，收集到的星光越來越多，分辨細(xì)節(jié)的本領(lǐng)越來越強(qiáng)，但大有大的難處，其視場(chǎng)（高精度觀測(cè)的天空范圍）反而越來越小。美國2．54米胡克望遠(yuǎn)鏡僅能看到滿月大小的一小塊星空。望遠(yuǎn)鏡要完成“巡天”觀測(cè)，需要幾十萬甚至幾百萬次的觀測(cè)，簡(jiǎn)直要耗費(fèi)人一輩子的時(shí)間。
為此，旅德俄國光學(xué)家施密特很有創(chuàng)意地將折射望遠(yuǎn)鏡和反射式望遠(yuǎn)鏡結(jié)合起來，于1930年制造出了一架“折反射望遠(yuǎn)鏡”（也叫“施密特望遠(yuǎn)鏡”），大大增加了望遠(yuǎn)鏡的有效視場(chǎng)，加快了巡天的速度。
后來循著牛頓的創(chuàng)意，人們又發(fā)現(xiàn)“折反射望遠(yuǎn)鏡”還可以改進(jìn)成“反射式施密特望遠(yuǎn)鏡”，更好地兼顧大口徑與大視場(chǎng)，但這一直難以做到。20世紀(jì)90年代以來，天文界就一直夢(mèng)想建造“反射式施密特望遠(yuǎn)鏡”，直到今天LAMOST天文望遠(yuǎn)鏡在中國落成，終于實(shí)現(xiàn)了“反射式施密特望遠(yuǎn)鏡”的夙愿。
（圖：LAMOST光路模擬圖）
LAMOST也一躍成為世界領(lǐng)先的望遠(yuǎn)鏡，成為望遠(yuǎn)鏡發(fā)明400周年最美好的紀(jì)念。
更宏偉的望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃
諸多優(yōu)點(diǎn)集于一身的LAMOST望遠(yuǎn)鏡必將在天文望遠(yuǎn)鏡歷史上留下濃重一筆，建成后它將向國內(nèi)外天文界開放，其設(shè)計(jì)思想也開始影響國際天文望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)。一些國外天文學(xué)家甚至開始幻想在南極再建造一架LAMOST，他們希望一北一南兩架LAMOST可以對(duì)整個(gè)天空進(jìn)行完整的深度觀測(cè)。
人類還有更新更宏偉的望遠(yuǎn)鏡建造計(jì)劃。
由美國的華盛頓卡內(nèi)基研究所等8個(gè)單位與澳大利亞國立大學(xué)合作的大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃，由7面8．4米口徑反射鏡片構(gòu)成，每一個(gè)鏡片的大小都與已在使用的大雙筒望遠(yuǎn)鏡（LBT）的相同，計(jì)劃2016年落成。
下一個(gè)十年的中期，擁有492個(gè)巨大組件的30米望遠(yuǎn)鏡（TMT）睜開它的巨眼的時(shí)候，它的分辨率將達(dá)到哈勃望遠(yuǎn)鏡的10倍。
歐洲超大望遠(yuǎn)鏡（E－ELT）巨大的鏡面跨度達(dá)42米,由906塊六邊形的小鏡片組成。它是100多位歐洲南方天文臺(tái)（ESO）天文學(xué)家集體智慧的結(jié)晶。
中國準(zhǔn)備利用貴州天坑建設(shè)口徑500米的FAST望遠(yuǎn)鏡。建成后，它將成為世界上規(guī)模最大、靈敏度最高的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，預(yù)計(jì)2014年投入使用……
曾獲諾貝爾獎(jiǎng)的華裔科學(xué)家李政道在不久前召開的紀(jì)念“望遠(yuǎn)鏡發(fā)明400周年”大會(huì)上深情地說：“我們地球在太陽系是一個(gè)不大的行星，我們的太陽在整個(gè)銀河星云系四千億顆恒星中也不是怎么出奇的星。我們整個(gè)銀河系在整個(gè)宇宙里面也是相當(dāng)渺小的?？墒且?yàn)槲覀冇邪l(fā)揚(yáng)炎黃文化的祖先，因?yàn)樗陌倌昵巴h(yuǎn)鏡的發(fā)明，也因?yàn)閻垡蛩固乖谖覀冃⌒〉牡厍蛏仙钸^，我們這個(gè)黃土藍(lán)水的地球，就比宇宙其他部分有特色，有智慧，有人的道德……”
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