LAMOST望远镜
LAMOST望远镜（英文名：Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope，缩写：LAMOST，中文译名：大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜），又名郭守敬望远镜，是一架大型中星仪式反射施密特望远镜，LAMOST望远镜安放在河北省兴隆县连营寨的中国科学院国家天文台兴隆观测站。
1993年4月，以天文学家王绶琯、苏定强为首的研究集体提出了“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 （LAMOST）”项目。后经中国国家计划委员会的批复，该项目于2001年8月被批准，9月，LAMOST项目正式开工，并于2008年10月建设落成。2009年，LAMOST项目通过中国科学院组织和中国国家发展和改革委员会的验收，并于2009年下半年测试运行。自2009年10月开始，LAMOST望远镜对14个科学测试观测天区反复进行了测试观测，共计观测和处理得到了20万余条天体光谱。2010年4月17日，LAMOST正式被冠名为“郭守敬望远镜”。经过测试运行后，LAMOST望远镜于2011年10月正式进入先导中国空间站工程巡天望远镜阶段，次年9月进入正式巡天阶段。
LAMOST望远镜主要由主动非球面改正镜MA、球面主镜MB和焦面构成，另有光学系统、主动光学、机架和跟踪装置系统、望远镜控制系统、焦面仪器系统、观测控制和数据处理系统等8个子系统。LAMOST望远镜在进行观测时，天体的光经MA反射到MB，再经MB反射后成像在焦面上。利用主动光学技术，根据天体光不同的入射角实时加力变形MA镜面产生一系列连续的非球面曲面校正MB的球差。
LAMOST望远镜的技术特点颇多，例如它有世界上最大的望远镜的焦面，其配备的16台分光光度计是世界上最大的光谱仪集群等。截至2023年5月，天文学家利用LAMOST数据已发表科研成果1300余篇，引用15000余次。截至2023年6月，LAMOST望远镜共观测了8666个天区，光谱总数达到2229万条。天文学家利用LAMOST望远镜观测的数据在银河系结构与演化、恒星物理研究、特殊天体搜寻等领域取得了一系列研究成果。
发展历史
提出
为了天文事业的发展，1993年4月，以天文学家王绶琯、苏定强为首的研究集体，在分析了中国当代天文和天体物理学的发展趋势、中国天文学的现状，并结合中国社会发展的需要和可能性，提出了“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜 （LAMOST）”项目，并建议作为中国天文重大观测设备列入“九五”期间国家重大科学工程计划。
LAMOST项目瞄准涉及天文和天体物理学中诸多前沿问题的大视场天文学，在1994年12月至1995年6月，经过中国天文学会、中国科学院、中国科学院数理学部等部门的多次评议和评审，该项目于1996年7月被列入中国国家重大科学工程首批启动项目。同年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。后经中国国家计划委员会的批复，LAMOST项目开工报告于2001年8月被批准，项目正式进入施工阶段。
验收
2001年9月，LAMOST项目正式开工。2004年6月，LAMOST观测楼在国家天文台兴隆观测站开工建设。同年12月，LAMOST的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。次年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。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台分光光度计及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。后“LAMOST小系统验收会”在北京隆重召开，顺利通过中国科学院组织的专家验收。次年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，并于2008年10月建设落成。次年4月，LAMOST项目正式通过了中国科学院组织的工艺鉴定和建安、财务、设备、档案4个专业组的验收，并于6月通过中国国家发展和改革委员会主持的国家验收。
2008年10月16日，中国国家天文台兴隆观测基地迎来40周年诞辰，同时举行了国家重大科学工程——大天区面积光纤光谱天文望远镜（LAMOST项目）的落成典礼。中科院常务副院长、LAMOST工程管委会主任白春礼在此次典礼上指出LAMOST是由中国投资2.35亿建成的重大科学工程，是中国国家重大科学工程中最具挑战性和创新性的项目之一。2008年末，LAMOST的落成被评为“2008年度十大科技进展新闻”之一；2009年2月初，LAMOST再次被评为“2008年度十大基础研究新闻”之一。
测试
2009年下半年，LAMOST望远镜进入测试运行阶段。在测试准备阶段，LAMOST项目组与河外星系中国空间站工程巡天望远镜、银河系巡天两个工作组进行了交流和合作，并根据之后巡天观测的需要，选定了测试天区和测试目标，制定了详细的测试方案。 测试方案包括仪器性能试观测和科学试观测两部分。
自2009年10月开始，LAMOST望远镜对14个科学测试观测天区反复进行了测试观测，观测的目标涵盖各种类型的恒星、星系、类星体等天体，共计观测和处理得到了20万余条天体光谱。此外，项目组还对望远镜的指向跟踪、光纤定位精度、平场和波长定标方法及精度、光谱分辨率、光谱成像质量等性能参数进行了测试。 通过科学和仪器性能测试，测定了望远镜工作的性能参数，找出了影响观测总体效率和光谱质量的各种因素，并且分析和尝试找出解决的办法。
命名
2010年4月17日，LAMOST正式被冠名为“郭守敬望远镜”，刘延东出席了LAMOST冠名仪式，并指出“用郭守敬命名LAMOST望远镜，不仅可以使现代人和后人铭记中原地区古代天文研究史上曾经有过的辉煌，更激励当代的天文科技工作者奋起直追，勇攀世界天文研究的高峰”。5月31日，中国科学院国家天文台成立了LAMOST运行和发展中心（现已更名为“郭守敬望远镜（LAMOST）运行和发展中心”）。同年10月，国家天文台发文将LAMOST中国空间站工程巡天望远镜观测计划遴选与设计委员会更名为郭守敬望远镜（LAMOST）科学委员会，主要负责评议LAMOST的运行工作计划、运行和利用情况、重大合作计划等。
经过测试运行后，LAMOST望远镜于2011年10月正式进入先导巡天阶段。次年6月，LAMOST望远镜完成先导巡天，并于9月进入正式巡天阶段。
研究任务
天文学家们为充分发挥LAMOST的威力，获得最大的科学回报，他们结合望远镜的功能和特点，为其制定了一系列的观测计划，设计了三大核心研究课题，主要如下：
基本构造
LAMOST望远镜是由主动非球面改正镜MA（也称反射施密特改正镜MA）、球面主镜MB和焦面构成。其中反射施密特改正板MA的大小是5.72米×4.40米，由24块对角线长1.1米、厚度为25毫米的六角形非球面子镜（曲面形状由平面实时变形成非球面的“活的”非球面）拼接而成；球面主镜MB的大小为6.67米×6.05米，是由37块对角线长为1.1米，厚度为75毫米的六角形球面子镜组成。LAMOST望远镜是由光学系统、主动光学和支撑系统、机架和跟踪装置系统、望远镜控制系统、焦面仪器系统、圆顶机构系统、观测控制和数据处理系统、输入星表和中国空间站工程巡天望远镜战略系统等8个子系统组成。
光学系统
LAMOST望远镜的光学系统是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。天体的光经MA反射到MB，再经MB反射后成像在焦面上。其主镜MB口径6.67米×6.05米、反射改正镜MA口径5.72米×4.40米、等效通光直径3.6米-4.9米（不同的天区和跟踪位置）、5度视场和20米焦距。望远镜光轴与地平呈25°角，南高北低，以适应台址纬度，扩大观测天区。观测天区范围覆盖纬度从-10°到+90°。位于北端的反射施密特改正镜MA和位于南端的球面主镜MB都是拼接镜面，分别由24块和块37子镜拼接而成。
主动光学系统
LAMOST望远镜应用了中星仪式主动反射施密特光学系统，用主动光学技术实时得到一个在观测过程中用传统方法不能得到的变化非球面面形的施密特改正镜MA。为了降低造价，LAMOST的反射施密特改正镜MA和球面主镜MB均采用了分别用24块和37块六角形子镜拼接的镜面。该望远镜的主动光学系统能够实时校正光学系统的球差，还能校正结构的重力变形、热变形、制造和安装误差。
主动光学技术是LAMOST项目的关键技术，其创新和技术难点是：
机架和跟踪系统
LAMOST望远镜作为一架准中星仪式的望远镜，因它的球面主镜MB是固定的，所以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。同时采用静压轴承，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，另外还有调焦机构和焦面板的倾斜机构等。
望远镜控制系统
LAMOST的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），实时准确地故障诊断和实时的环境监测和报警等。该控制系统的设计采用现代控制理论和技术，具有分布性、实时性、可靠性和扩展性。主要有如下三个子系统组成：
焦面仪器系统
LAMOST通过望远镜收集来自天体的微弱辐射并成像在焦面上，焦面上的光纤将天体的光分别传输到分光光度计的狭缝上，通过光谱仪分光后由CCD探测器同时获得大量天体的光谱。焦面仪器是LAMOST直接获取天体光谱信息的部分，包括：4000个光纤定位装置、4000根光纤、16台光谱仪和32台探测器等主要部分。
观测控制和数据处理系统
LAMOST望远镜将观测上万个天体的光谱，数据量达到数京字节；而整个的计划是观测上千万条光谱。LAMOST望远镜是一个全自动地进行观测运行和数据处理的系统，可以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和数据处理与存储的软件系统，其中主要包括中国空间站工程巡天望远镜战略系统（SSS）、观测控制系统（OCS）、数据处理、分析和存储系统（DPS）。
性能指标
工作原理
LAMOST望远镜的球面主镜及焦面固定在地基上，反射施密特改正板作为定天镜跟踪天体的运动，望远镜在天体经过中天前后时进行观测。天体的光经MA反射到MB，再经MB反射后成像在焦面上。利用主动光学技术，根据天体光不同的入射角实时加力变形MA镜面产生一系列连续的非球面曲面校正MB的球差。LAMOST应用薄镜面主动光学加拼接镜面主动光学技术，在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体，主光轴在子午面内与地平面倾斜25度，可观测赤纬10°到+90°的天区。同时，采用并行可控的光纤定位技术，随观测天区变化的等效圆通光口径是3.6~4.9米，在5度视场，直径为1.75米的焦面上放置4000根光纤，将天体的光分别传输到16台分光光度计的狭缝，通过光谱仪分光后由CCD探测器记录下多至4000个天体的光谱。
技术特点
LAMOST望远镜的技术特点如下：
应用成果
自2012年9月，LAMOST望远镜正式进入科学巡天阶段，并于2013年6月15日圆满完成了LAMOST望远镜第一年的正式巡天的观测任务。2017年6月，LAMOST望远镜完成了为期五年的第一期光谱巡天任务，共获取了约900万的光谱数据，其中高质量光谱数（信噪比大于10）约725万，恒星参数约492万组，截至2023年6月，LAMOST望远镜共观测了8666个天区。已发布的DR10数据集中光谱总数达到2229万条，还包括一个约961万组的恒星光谱参数星表，部分恒星首次增加了碳、镁、钙等12种化学元素的金属丰度参数。截至2023年5月，天文学家利用LAMOST数据已发表科研成果1300余篇，引用15000余次。天文学家利用LAMOST望远镜观测的数据在银河系结构与演化、恒星物理研究、特殊天体搜寻等领域取得了一系列研究成果。
银河系结构与演化
LAMOST望远镜获取的银河系大样本光谱数据得到了一系列有关银河系结构的新成果，其主要成果如下：
恒星物理研究
LAMOST数据在恒星物理研究方面的应用，其主要成果如下：
特殊天体搜寻
天文学家利用LAMOST光谱，可以搜寻奇异天体：
捕获来自遥远宇宙的信息
LAMOST望远镜在几年来获得了大量河外天体的光谱，发现了上千颗新的类星体，为扩充类星体样本起到了重要作用，其主要成果如下：
数据政策
在LAMOST望远镜项目的运行组织框架中，有中国科学院国家天文台已经设立“郭守敬望远镜科学委员会”，负责组织和评审LAMOST望远镜具体的运行和利用情况、重大合作计划等。LAMOST望远镜的数据使用政策如下：
公开前数据使用政策
公开前数据是供项目正式参与者及合作者使用，违反政策者将可能被科学委员会取消数据使用权。要点如下：
对郭守敬望远镜建设和中国空间站工程巡天望远镜计划做出过重要贡献的个人将被定义为建设者，他们将有权利在所有巡天科学文章上署名。建设者的名单由LAMOST望远镜运行和发展中心提出，并对每位建设者的贡献和职位给出简要说明。参与利用LAMOST数据进行研究的境外单位或个人，主要分成三种类型，即合伙人、参与者、合作者，其中国际合伙人（上述第一类）和参与者（上述第二类）由郭守敬望远镜科学委员会讨论决定，并通过国家天文台与之签订正式协议，明确双方的义务和权利，确定正式参与的人员名单。
观测数据（指一维光谱和星表数据）的完成情况，包括目标情况、观测内容、存放位置等，应由郭守敬望远镜运行中心定期按规定格式通报所有参与成员，以便及时利用；特殊情况随时通报。
LAMOST望远镜研究课题分为“重点”课题与“一般”课题两大类，由科学委员会确定。参与者相应地分为重点课题成员与一般课题成员。重点课题指依据大型中国空间站工程巡天望远镜计划所确立的科学目标而开展的具有系统性研究的课题，这些课题的主要任务、负责人、课题成员由项目负责人建议科学委员会负责确定。负责人对项目的进展情况向科学委员会负责。不允许重复性课题的设立。一般课题由研究团组或个人向合作委员会申请，并由科学委员会负责批准确立。
成员单位（包括合伙人与参与者）的来访人员必须通过与其合作的正式参与成员申请相关有限范围内的数据。
公开数据使用政策
LAMOST望远镜公开的观测数据允许自由使用，但要求致谢。数据公开的时限按类划分，一类数据在郭守敬望远镜科学委员会讨论后适时发布；二类数据，即每年度数据18个月后公开释放；三类数据，即每年度数据在对应的二类数据后6个月后公开释放。其中，二、三类数据需由郭守敬望远镜科学委员会确认后发布。此外，运行中心将努力保证及时的数据发布。发布的实际时间将依赖于数据是否达到发布要求。
未来展望
国际天文界包括美国、德国等国著名天文机构在内的194所国内外科研院所和大学利用LAMOST望远镜观测的数据开展研究工作。LAMOST助力中国天文在银河系结构与演化、恒星物理等研究领域走向国际前沿。例如在银河系大规模光谱中国空间站工程巡天望远镜方面，LAMOST首次实现了天区覆盖、巡天体积、采样密度及统计完备性等方面的突破，填补了中国大型天文基础数据的空白，为开展银河系特别是银盘的系统研究提供了极好的、具有传承价值的样本。此外，LAMOST的建成和运行推动了中国近场宇宙学的发展，同时培养了一批掌握世界最新数字巡天观测技术的青年人才，并为发展中国新一代天文光学红外观测设施积累了技术力量、人才队伍和运行管理经验。
项目评价
由国家部委领导、学术专家们组成的国家验收委员会评价：LAMOST以其创新的概念、设计、技术和工艺，开创了中国高水平大型天文光学精密装置研制的先河。LAMOST的建成，突破了天文大视场与大口径难以兼得的难题，建成了具有中国自主知识产权的、目前国际上口径最大的大视场望远镜，也是国际上光谱获取率最高的望远镜，成为中国光学天文望远镜研制的又一个里程碑。
国际天文界评价：LAMOST的建成使中国大视场多目标光纤光谱的观测设备处于国际领先地位，并使中国望远镜研制技术实现了跨越式发展，显著提升了中国在该领域的自主创新能力。
参考资料
LAMOST望远镜.中国科学院大学.2024-02-18
大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜.中国大百科全书.2024-02-17
基本情况.郭守敬望远镜.2024-02-17
测试运行.郭守敬望远镜.2024-02-17
系统构成.郭守敬望远镜.2024-02-17
论证提出.郭守敬望远镜.2024-02-17
国家验收.郭守敬望远镜.2024-02-17
正式冠名.郭守敬望远镜.2024-02-17
正式巡天概述.郭守敬望远镜.2024-02-18
LAMOST大事记.中国科普博览.2024-02-19
LAMOST项目新进展.中国科学院南京天文光学技术研究所.2024-02-19
LAMOST落成典礼在国家天文台兴隆观测基地举行(081016).中国科学院.2024-02-19
LAMOST，扫描宇宙的中国巨眼(090318).中国科学院重大科技基础设施共享服务平台.2024-02-19
郭守敬望远镜(LAMOST)光谱巡天数据政策.郭守敬望远镜.2024-02-21