历史回眸

 

LAMOST是“Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope”部分首字母的缩写，中文名称是“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”。LAMOST是我国重大科学工程之一，它的建成使我国在大规模光学光谱天文观测、大视场天文学研究等领域跃居国际领先地位。

早在上世纪80年代中期，以王绶琯、苏定强和陈建生院士为首的一批天文学家就开始思考我国天文学的未来战略发展问题。当时我国自主研制的2.16米望远镜即将竣工。国际上多个大型观测项目比如哈勃空间望远镜、10米凯克望远镜等，纷纷上马。国际天文学正在调动千军万马向“全波段”进军。在这样的形式下，我国天文学该从哪里突破？

现代天文学所研究的对象，即各种各样的天体，几乎都是“看得见而摸不着”的。于是，1835年法国哲学家孔德在他的《实证哲学讲义》中断言“恒星的化学组成是人类绝不能得到的知识”， 以此来说明人类的认识的局限性。然而，孔德的预言被30年之后的天体光谱术打破了，方法就是将天体的光通过天文望远镜和光谱仪，分解成光谱，再把这光谱拍照下来进行分析研究。利用天体的光谱，不但能够确定天体的化学组成，而且可以确定天体的温度、压力、密度、磁场和运动速度等物理条件。

一百多年以来，天文学家们建造各式各样的望远镜和光谱仪，来观测各种天体的光谱。使得人类对天体的化学组成和物理本质的认识有了突飞猛进的增长。迄今为止，光谱分析已经成为天文学研究中最为成熟的工具之一。对于天体的性质和行为的认识，光学波段光谱的物理信息含量最大，积累最多，运用也最成熟。但是，迄今由“成像巡天”记录下来的数以百亿计的天文目标中，只有很小一部分（约万分之几）进行过光谱测量。因此，急需对其进行光谱观测，以确定它们的物理性质。

天文学的发展越来越清楚地表明，对于天体物理和宇宙学中的很多重大基本问题，例如宇宙的结构、星系的形成和演化，银河系结构的形成和演化等等都涉及到非常复杂的物理过程和多方面的影响，因此对这些物理问题的研究，必然依赖于大量样本的统计性质。换句话说“重大课题”往往成为“宏大课题”，只有获得足够大的样品，才有可能使我们从观测的资料出发，确定是哪些物理过程决定了宇宙中各类天体的性质，并从中寻找出某些关键的物理过程决定了宇宙，或者我们银河系的主要特征。当前，大样本天文学已经越来越成为天文学发展的一个重要方向。

王绶琯院士等老一辈天文学家苦苦思索，前后十多寒暑，多少次讨论、论证，三易蓝图，到1994年最终将方案确定在了专门进行大规模天体光谱巡天观测的“LAMOST”身上。

图1 王绶琯院士与刚刚落成的LAMOST望远镜

LAMOST最重要的科学任务是进行“大视场多目标”的光谱巡天。传统的望远镜设计方案要么是口径大视场小，要么是视场大口径小。“大口径兼具大视场”是天文学家多少年来的追求。我国天文学家开创性的将“卧式子午仪”结构和施密特望远镜结构巧妙结合，并通过主动光学技术保证成像质量，提出了LAMOST的总体方案。LAMOST总体结构如图2所示。应用主动光学技术控制反射改正板，使这架横卧南北方向的子午仪式反射施密特望远镜成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。由于它的大口径，在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体。而由于它的大视场，在焦面上可以放置四千根光纤，将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中，同时获得它们的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。

图2  LAMOST结构示意图

1992年春，中国天文学会和中国科学院数理学部向全国天文界征集未来重大天文观测设备建议。LAMOST方案从十多个方案中脱颖而出。1996年7月，国家启动国家重大科学工程计划。1997年4月，国家计委批复了LAMOST项目建议书。LAMOST幸运地成为了我国天文界第一个大科学工程项目。