大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜
队伍的作用。[4]
LAMOST 每夜将观测上万个天体的光谱,其数据量是数京字节;而总的计划是观测上千万条光谱。因此LAMOST应该是一个全自动地进行观测运行和数据处理的系统,以最有效地获得观测数据和取得最大的科学成果。为此目的,LAMOST设计了一套完整的自动化观测与处理的软件,其中主要包括巡天战略系统(SSS)、观测控制系统(OCS)和数据处理系统(DPS)。
光学系统由在南端的球面主镜MB 、在北端的反射施密特改正镜MA构成,焦面在中间。两镜分别由37块和24块子镜拼接而成。系统在大视场内有优良的成像质量。MA 作为定天镜跟踪天体的运动,望远镜在天体中天前后进行观测。其光轴南高北低,以适应台址纬度,扩大观测天区。
为了改正球面主镜 MB 的球差等,观测时需要实时变化改正镜 MA 的非球面面形,该系统通过结合薄镜面和拼镜面主动光学技术使24块薄平面子镜按要求变形,并使各子镜共焦。同时,通过拼镜面主动光学技术使 MB的37块球面子镜共焦。这是LAMOST项目的主要技术创新点和关键技术。
为了成功地将有特色的主动光学技术运用于本项目,在南京建立了主动光学实验装置,以进行有关该关键技术的各项试验。目前正在进行之中。
LAMOST 是一架准中星仪式的望远镜,由于它的球面主镜MB是固定的,对天体的指向跟踪运动完全由MA 担任。 MA采用地平式机架,其指向和跟踪由方位和高度两个方向旋转实现。观测主要在子午面附近进行。整个跟踪运动过程较缓慢且运动速度变化较少。采用静压轴承,方位用摩擦驱动,高度用粗、细两套驱动系统并用带状码盘测角。相应地焦面也要旋转,需有像场旋转补偿机构。另外还有调焦机构等。
望远镜控制系统包括超低速、高精度的跟踪指向控制(其中有MA的高度角和方位角驱动,以及焦面板的像场旋转),上千个力促动器实时控制(要求响应快,精度高),实时准确的故障诊断和实时的环境监测和报警等。本控制系统的设计采用当代控制理论和技术,具有分布性、实时性、可靠性和扩展性。
望远镜收集来自天体的微弱辐射,成像在焦面上,然后通过焦面仪器进行分光、探测和记录。焦面仪器是 LAMOST 直接获取天体光谱信息的部分。包括:光纤定位装置、光纤、光谱仪和探测器等几个主要部分。
由于LAMOST的创新特点,其望远镜建筑不同于一般天文望远镜的圆顶。它由MA 楼、MB楼和焦面仪器楼三部分组成。 MA 的圆顶围挡为一带球冠的圆柱形,上部可向东西移开。焦面到MB 围挡为一卧式长通道,开有百叶窗。观测时圆顶应减少风对MA的影响,并时光路中温度均匀,不恶化自然的大气视宁度。
1994年12月~1995年6月,在中国天文学会、中科院数理学部、中国科学院、国家科委、国家计委先后组织的多次评议和评审中LAMOST项目一直位居前列。
1996年6月,国家计委、国家科委组织两院院士对国家重大科学工程进行评审,LAMOST位居前列。
1996年7月,国家科技领导小组决策启动国家重大科学工程计划,LAMOST列入首批启动项目。
1996年10月,中国科学院成立国家重大科学工程“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”项目工程指挥部、项目科学技术委员会、项目管理委员会。
1997年4月,国家计划委员会批复《LAMOST项目建议书》。
1997年8月,国家计划委员会批复《LAMOST项目可行性研究报告》。
1999年6月,中国科学院受国家发展计划委员会委托批复《LAMOST项目初步设计与概算》。
2001年8月,国家发展计划委员会批准LAMOST项目开工报告,项目正式进入施工阶段。
2004年6月,LAMOST观测楼在国家天文台兴隆观测站开工建设。
2004年12月,关键技术预研究项目—“大口径主动光学实验望远镜装置”通过验收和鉴定。
2005年6月,中国科学院组织国际著名专家对LAMOST项目进行了中期评估。
2005年9月,LAMOST项目首件大型设备(8米机架底座)在兴隆观测站成功吊装,开始了项目主体设备安装。
2005年12月,在国家天文台兴隆观测站安全顺利地完成了反射施密特改正镜(MA)机架、焦面机构和球面主镜(MB)桁架三大部套的安装,项目全面进入现场安装调试。
2007年6月,LAMOST完成3米口径的镜面、250根光纤的定位系统、1台光谱仪及2台CCD相机(被称为“小系统”)以及完整的望远镜地平式机架、焦面机架、跟踪和控制系统的装调,达到望远镜设计的光学指标,并获得天体光谱。
2008年8月,望远镜全部硬件(24块Ma子镜、37块Mb子镜、4000个光纤定位单元、4000根光纤、16台光谱仪、32台CCD相机)安装到位。
2008年10月,LAMOST落成典礼在国家天文台兴隆观测基地举行。
2009年6月4日,LAMOST顺利通过国家验收。[5]
子系统
LOMAST的六角形球面镜
LAMOST工程分为七个子系统:光学系统;主动光学和支撑系统;机架和跟踪装置;望远镜控制系统;焦面仪器;圆顶;数据处理和计算机集成。自动化的观测与处理软件
LAMOST 每夜将观测上万个天体的光谱,其数据量是数京字节;而总的计划是观测上千万条光谱。因此LAMOST应该是一个全自动地进行观测运行和数据处理的系统,以最有效地获得观测数据和取得最大的科学成果。为此目的,LAMOST设计了一套完整的自动化观测与处理的软件,其中主要包括巡天战略系统(SSS)、观测控制系统(OCS)和数据处理系统(DPS)。
光学系统
光学系统由在南端的球面主镜MB 、在北端的反射施密特改正镜MA构成,焦面在中间。两镜分别由37块和24块子镜拼接而成。系统在大视场内有优良的成像质量。MA 作为定天镜跟踪天体的运动,望远镜在天体中天前后进行观测。其光轴南高北低,以适应台址纬度,扩大观测天区。
主动光学和支撑系统
为了改正球面主镜 MB 的球差等,观测时需要实时变化改正镜 MA 的非球面面形,该系统通过结合薄镜面和拼镜面主动光学技术使24块薄平面子镜按要求变形,并使各子镜共焦。同时,通过拼镜面主动光学技术使 MB的37块球面子镜共焦。这是LAMOST项目的主要技术创新点和关键技术。
主动光学试验装置
为了成功地将有特色的主动光学技术运用于本项目,在南京建立了主动光学实验装置,以进行有关该关键技术的各项试验。目前正在进行之中。
机架与跟踪系统
LAMOST 是一架准中星仪式的望远镜,由于它的球面主镜MB是固定的,对天体的指向跟踪运动完全由MA 担任。 MA采用地平式机架,其指向和跟踪由方位和高度两个方向旋转实现。观测主要在子午面附近进行。整个跟踪运动过程较缓慢且运动速度变化较少。采用静压轴承,方位用摩擦驱动,高度用粗、细两套驱动系统并用带状码盘测角。相应地焦面也要旋转,需有像场旋转补偿机构。另外还有调焦机构等。
望远镜控制系统
望远镜控制系统包括超低速、高精度的跟踪指向控制(其中有MA的高度角和方位角驱动,以及焦面板的像场旋转),上千个力促动器实时控制(要求响应快,精度高),实时准确的故障诊断和实时的环境监测和报警等。本控制系统的设计采用当代控制理论和技术,具有分布性、实时性、可靠性和扩展性。
焦面仪器
望远镜收集来自天体的微弱辐射,成像在焦面上,然后通过焦面仪器进行分光、探测和记录。焦面仪器是 LAMOST 直接获取天体光谱信息的部分。包括:光纤定位装置、光纤、光谱仪和探测器等几个主要部分。
望远镜圆顶结构
由于LAMOST的创新特点,其望远镜建筑不同于一般天文望远镜的圆顶。它由MA 楼、MB楼和焦面仪器楼三部分组成。 MA 的圆顶围挡为一带球冠的圆柱形,上部可向东西移开。焦面到MB 围挡为一卧式长通道,开有百叶窗。观测时圆顶应减少风对MA的影响,并时光路中温度均匀,不恶化自然的大气视宁度。
大事记
LAMOST建成
1993年4月,以王绶琯、苏定强为首的研究集体提出LAMOST项目,建议作为中国天文重大观测设备。1994年12月~1995年6月,在中国天文学会、中科院数理学部、中国科学院、国家科委、国家计委先后组织的多次评议和评审中LAMOST项目一直位居前列。
1996年6月,国家计委、国家科委组织两院院士对国家重大科学工程进行评审,LAMOST位居前列。
1996年7月,国家科技领导小组决策启动国家重大科学工程计划,LAMOST列入首批启动项目。
1996年10月,中国科学院成立国家重大科学工程“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”项目工程指挥部、项目科学技术委员会、项目管理委员会。
1997年4月,国家计划委员会批复《LAMOST项目建议书》。
1997年8月,国家计划委员会批复《LAMOST项目可行性研究报告》。
1999年6月,中国科学院受国家发展计划委员会委托批复《LAMOST项目初步设计与概算》。
2001年8月,国家发展计划委员会批准LAMOST项目开工报告,项目正式进入施工阶段。
2004年6月,LAMOST观测楼在国家天文台兴隆观测站开工建设。
2004年12月,关键技术预研究项目—“大口径主动光学实验望远镜装置”通过验收和鉴定。
2005年6月,中国科学院组织国际著名专家对LAMOST项目进行了中期评估。
2005年9月,LAMOST项目首件大型设备(8米机架底座)在兴隆观测站成功吊装,开始了项目主体设备安装。
2005年12月,在国家天文台兴隆观测站安全顺利地完成了反射施密特改正镜(MA)机架、焦面机构和球面主镜(MB)桁架三大部套的安装,项目全面进入现场安装调试。
2007年6月,LAMOST完成3米口径的镜面、250根光纤的定位系统、1台光谱仪及2台CCD相机(被称为“小系统”)以及完整的望远镜地平式机架、焦面机架、跟踪和控制系统的装调,达到望远镜设计的光学指标,并获得天体光谱。
2008年8月,望远镜全部硬件(24块Ma子镜、37块Mb子镜、4000个光纤定位单元、4000根光纤、16台光谱仪、32台CCD相机)安装到位。
2008年10月,LAMOST落成典礼在国家天文台兴隆观测基地举行。
2009年6月4日,LAMOST顺利通过国家验收。[5]