多年以后，當(dāng)我們回顧中國(guó)現(xiàn)代天文學(xué)的發(fā)展史，會(huì)注意到2023年9月17日是一個(gè)有特殊意義的時(shí)間點(diǎn)。在這一天，一臺(tái)名為「墨子巡天望遠(yuǎn)鏡」的2.5米口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡正式啟用，它是2008年郭守敬望遠(yuǎn)鏡落成后，15年來中國(guó)建成并啟用的第一臺(tái)兩米級(jí)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。而這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡落成的意義，不僅僅體現(xiàn)在口徑上。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡外觀︱科技日?qǐng)?bào)張?zhí)N

當(dāng)我們?yōu)g覽每一篇關(guān)于墨子巡天望遠(yuǎn)鏡啟用的新聞或微博，基本都會(huì)看到一張星系照片——這是墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的首光照片。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡首光照片︱中國(guó)科學(xué)院

所謂首光（First light）一般指光學(xué)望遠(yuǎn)鏡建成后初次使用時(shí)拍攝記錄的圖像，新聞中的星系照片，就是墨子巡天望遠(yuǎn)鏡在調(diào)試運(yùn)行期間拍攝的仙女座星系。距離約250萬光年的仙女座星系是銀河系周邊最重要的「鄰居」之一，在接受科技日?qǐng)?bào)采訪時(shí)，墨子望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)成員介紹了選擇仙女座大星系作為首光照片拍攝對(duì)象的原因[1]：

仙女座星系（又稱M31）是距離銀河系最近和最大的旋渦星系，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和金屬豐度與銀河系相近，是探索銀河系及同類星系形成與演化的理想研究對(duì)象。由于仙女座星系在天空中跨度大，已有的天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)仙女座星系費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難以同時(shí)拍攝它的精準(zhǔn)全貌及周圍環(huán)境。墨子巡天望遠(yuǎn)鏡兼具大視場(chǎng)和高分辨成像能力，首光獲取了仙女座星系和其外圍區(qū)域多色圖像，揭示了仙女座星系及其周圍天體的明亮至暗弱星光分布特征，可以用于細(xì)致刻畫星系內(nèi)部及星系間相互作用的動(dòng)力學(xué)過程。

對(duì)于不研究天文的外行而言，可能無法立刻消化這段文字背后的諸多科研意圖，但其實(shí)我們普通人可以通過照片的拍攝范圍去直觀理解這臺(tái)墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的一大特點(diǎn)——大視場(chǎng)。天文觀測(cè)中我們一般使用度（°）來衡量天體在天空中的大小，例如滿月和太陽大約都是0.5°。仙女座星系作為實(shí)際大小達(dá)到20萬光年的旋渦星系，在地球的天空中也占據(jù)了不小的位置——可以達(dá)到6個(gè)滿月之多，超過3°。

3°對(duì)于口徑較大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡來說是非常大的視場(chǎng)范圍。以中國(guó)目前口徑最大的通用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡——2.4米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡為例，其有效視場(chǎng)介于10′到40′[2]，和滿月的大小相當(dāng)。而從墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的首照不難看出，望遠(yuǎn)鏡可以將寬達(dá)6個(gè)滿月的仙女座星系輕松拿下，相當(dāng)于一次拍攝了36個(gè)滿月大小的天空范圍，可以說極大提高了觀測(cè)效率。

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)與滿月的對(duì)比︱中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)

當(dāng)然，作為一臺(tái)巡天望遠(yuǎn)鏡，大視場(chǎng)是標(biāo)準(zhǔn)配置，比墨子巡天望遠(yuǎn)鏡早一年投入使用的云南大學(xué)多通道測(cè)光巡天望遠(yuǎn)鏡（Mephisto）也做到了1.6米口徑+2°視場(chǎng)[3]。

國(guó)際大型光學(xué)圖像巡天項(xiàng)目使用的望遠(yuǎn)鏡與成像設(shè)備規(guī)格︱中國(guó)科大新聞網(wǎng)

按照望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)預(yù)期[4]，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡在相同條件下的巡天深度可以在特定波段下超越現(xiàn)有大視場(chǎng)巡天項(xiàng)目（如ZTF）約2個(gè)星等，大大增強(qiáng)了尋找引力波源電磁對(duì)應(yīng)體（如千新星）、高紅移超新星等天體的能力。此外望遠(yuǎn)鏡雖然在硬件上遠(yuǎn)不及[5]正在建造的下一代巡天望遠(yuǎn)鏡霸主薇拉·魯賓天文臺(tái)（VRO），但兩者的地理位置使得它們?cè)跁r(shí)域巡天領(lǐng)域構(gòu)成了很好的互補(bǔ)關(guān)系：墨子巡天望遠(yuǎn)鏡位于北半球中緯度地區(qū)（38°N），魯賓天文臺(tái)則位處南半球中緯度地區(qū)（30°S），同時(shí)兩者經(jīng)度相差約158°。兩臺(tái)鏡子一北一南，一東一西，可為全球天文學(xué)家提供及時(shí)且全面的時(shí)域天文數(shù)據(jù)。

建設(shè)中的薇拉·魯賓天文臺(tái)︱RubinObs/NSF/AURA

未來六年墨子巡天望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間將主要用于兩個(gè)核心項(xiàng)目——廣域巡天（WFS）與深度高節(jié)奏巡天（DHS），兩者占總觀測(cè)時(shí)間約90%。預(yù)計(jì)廣域巡天可以覆蓋北天球約8000平方度[6]天區(qū)，巡天深度達(dá)到25.8等，與此同時(shí)深度高節(jié)奏巡天覆蓋天赤道附近約720平方度，巡天深度比廣域巡天更近一步，達(dá)到27.3等。

左側(cè)圓頂為墨子巡天望遠(yuǎn)鏡︱wfst.ustc.edu.cn

墨子巡天望遠(yuǎn)鏡位處青海省海西蒙古藏族自治州茫崖市冷湖鎮(zhèn)賽什騰山上，這一位置是2017年我國(guó)天文學(xué)家進(jìn)行天文臺(tái)址勘選時(shí)發(fā)現(xiàn)的，前后3年（2018~2020）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明該選點(diǎn)的臺(tái)址質(zhì)量可以比肩智利阿塔卡馬沙漠地區(qū)、美國(guó)的莫那卡亞和西班牙外島拉帕爾馬等中緯度一流天文臺(tái)[7]。

冷湖賽什騰山天文觀測(cè)基地總體規(guī)劃，白色箭頭處為墨子巡天望遠(yuǎn)鏡所在位置︱參考文獻(xiàn)[7]

截至2023年初，已有9個(gè)項(xiàng)目共35臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡入駐冷湖天文觀測(cè)基地[8]，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡是其中最早投入使用的兩米級(jí)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。目前確定在冷湖建設(shè)的口徑在2米以上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡還有交通大學(xué)4.4米光譜望遠(yuǎn)鏡（JUST）[9]與6.5米寬視場(chǎng)光譜巡天望遠(yuǎn)鏡（MUST）[10]，兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)會(huì)在墨子巡天望遠(yuǎn)鏡完成第一輪六年巡天任務(wù)前（即2029年以前）投入使用。

JUST︱上海交通大學(xué)李政道研究所

MUST︱參考文獻(xiàn)[10]

參考&拓展

[1]http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202309/bf64b9340e0044669640bcd8063df19d.shtml

[2]http://www.ynao.cas.cn/kyzz/2m4_telescope/

[3]http://www.mephisto.ynu.edu.cn/site/intro

[4]https://link.springer.com/article/10.1007/s11433-023-2197-5#article-info

[5]VRO的口徑為8.4米，有效視場(chǎng)3.5°

[6]整個(gè)天空約4.2萬平方度

[7]鄧?yán)畈?楊帆,何飛等.冷湖賽什騰山光學(xué)天文臺(tái)址勘選結(jié)果及暗夜保護(hù)[J].青海科技,2022,29(03):46-59.

[8]https://www.haixi.gov.cn/info/1249/242550.htm

[9]https://www.chinanews.com/gn/2023/09-10/10075329.shtml

[10]Zhang, Y., Jiang, H., Shectman, S. et al. Conceptual design of the optical system of the 6.5m wide field multiplexed survey telescope with excellent image quality. PhotoniX 4, 16 (2023)