LAMOST望遠鏡

郭守敬望遠鏡（大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，英文縮寫LAMOST）是中科院國家天文台的國家重大科技基礎設施，為一架視場為5度橫臥於南北方向的中星儀式反射施密特望遠鏡。由於它的大視場，在焦面上可以放置四千根光纖，將遙遠天體的光分別傳輸到多台光譜儀中，同時獲得它們的光譜，成為世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。它將安放在國家天文台興隆觀測站。項目投資2.35億元。它使我國天文學在大規模光學光譜觀測、大視場天文學研究上，居於國際領先的地位。

2018年8月，以中國科學院國家天文台為首的科研團隊依託大科學裝置郭守敬望遠鏡（LAMOST）發現一顆奇特天體，它的鋰元素含量約為同類天體的3000倍，是人類已知鋰元素含量最高的恆星。

2019年3月，郭守敬望遠鏡（LAMOST）DR6數據集共包括4902個觀測天區，發布1125萬條光譜。至此，巡天7年的郭守敬望遠鏡（LAMOST）成為世界上第一個獲取光譜數突破千萬量級的光譜巡天項目，標誌著LAMOST光譜發布正式進入千萬量級時代。同時，DR6發布數據中還包括一個636萬組恆星光譜參數星表，也成為目前全世界最大的恆星參數星表。

基本介紹

• 中文名：郭守敬望遠鏡（大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡）
• 外文名：Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope
• 橫臥度數：5度
• 項目投資：2.35億元
• 首次提出建設：1993年4月
• 所在地：河北興隆縣

簡介

大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡（LAMOST）是一架橫臥南北方向的中星儀式反射施密特望遠鏡。套用主動光學技術控制反射改正板，使它成為大口徑兼大視場光學望遠鏡的世界之最。由於它口徑達4米，在曝光1.5小時內可以觀測到暗達20.5等的天體。而由於它視場達5°，在焦面上可放置四千根光纖，將遙遠天體的光分別傳輸到多台光譜儀中，同時獲得它們的光譜，成為世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。它將安放在國家天文台興隆觀測站（右圖為效果圖），成為我國在大規模光學光譜觀測中，在大視場天文學研究上，居於國際領先地位的大科學裝置。
多年來，我國天文界建設了以2.16米、1.56米光學望遠鏡、1.26米紅外望遠鏡、太陽磁場和多通道望遠鏡、13.7米毫米波、米波綜合孔徑、以及甚長基線干涉射電望遠鏡為代表的天文學實測基礎設施，有力地促進了我國天文研究的開展，提高了我國天文學在國際上的地位。LAMOST瞄準了涉及天文和天體物理學中諸多前沿問題的大視場天文學，抓住大規模光學光譜開拓的可貴機遇，以新穎的構思、巧妙的設計實現了光學望遠鏡大口徑兼備大視場的突破。LAMOST望遠鏡由北端的反射施密特改正板MA、南端的球面主鏡MB和中間的焦面構成。球面主鏡及焦面固定在地基上，反射施密特改正板作為定天鏡跟蹤天體的運動，望遠鏡在天體經過中天前後時進行觀測。天體的光經MA反射到MB，再經MB反射後成像在焦面上。焦面上放置的光纖，將天體的光分別傳輸到光譜儀的狹縫上，然後通過光譜儀後的CCD探測器同時獲得大量天體的光譜（下圖為光路示意圖）。

LAMOST

光學光譜包含著遙遠天體豐富的物理信息，大量天體光學光譜的獲取是涉及天文和天體物理學諸多前沿問題的大視場、大樣本天文學研究的關鍵。但是，迄今由成像巡天記錄下來的數以百億計的各類天體中，只有很小的一部分（約萬分之一）進行過光譜觀測。LAMOST作為天體光譜獲取率最高的望遠鏡，將突破天文研究中光譜觀測的這一“瓶頸”，成為最具威力的光譜巡天望遠鏡，是進行大視場、大樣本天文學研究的有力工具。LAMOST對上千萬個星系、類星體等河外天體的光譜巡天，將在河外天體物理和宇宙學的研究上，諸如星系、類星體和宇宙大尺度結構等的研究上作出重大貢獻。對大量恆星等河內天體的光譜巡天將在河內天體物理和銀河系的研究上，諸如恆星、星族和銀河系的結構、運動學及化學等的研究上作出重大貢獻。結合紅外、射電、X射線、γ射線巡天的大量天體的光譜觀測將在各類天體多波段交叉證認上作出重大貢獻。

LAMOST工程分為七個子系統：光學系統；主動光學和支撐系統；機架和跟蹤裝置；望遠鏡控制系統；焦面儀器；圓頂；數據處理和計算機集成。望遠鏡安放在中國科學院北京天文台興隆觀測站，項目總投資約2.35億元，建成後將作為國家設備向全國天文界開放，並積極開展國際合作。

LAMOST於2009年6月4日通過國家驗收，成為世界上口徑最大的大視場和光譜觀測獲取率最高的望遠鏡，為我國乃至世界天文學研究提供高水平的觀測手段和研究平台，得到了國際天文界的高度評價。

技術成就

概況

在技術上,LAMOST在其反射施密特改正鏡上同時採用了薄鏡面主動光學和拼接鏡面主動光學技術,以其新穎的構思和巧妙的設計實現了在世界上光學望遠鏡大視場同時兼備大口徑的突破。並行可控式光纖定位技術解決了同時精確定位 4000個觀測目標的難題,也是一項國際領先的技術創新。 作用

LAMOST在口徑、視場和光纖數目三者結合上超過了國際上已經完成或正在進行中的大視場多天體光譜巡天計畫,其科學目標集中在河外星系的觀測 , 銀河繫結構和演化,以及多波段目標證認三個方面。它對近千萬個星系、類星體等河外天體的光譜觀測,將在宇宙學模型、宇宙大尺度結構、星系形成和演化等研究上做出重大貢獻。對大量恆星的光譜巡天將在銀河繫結構與演化及恆星物理的研究上做出重大貢獻。結合紅外、射電、X射線、伽馬射線巡天的大量天體的光譜觀測將在各類天體多波段交叉證認上做出重大貢獻。

LAMOST 望遠鏡安放在國家天文台興隆觀測站,作為國家設備,向全國天文界開放,並積極開展國際合作。LAMOST 將使中國天文學在大規模光學光譜觀測中, 在大視場天文學研究上,居於國際領先的地位。

特點

LAMOST望遠鏡最突出的特點是大口徑（4米）兼大視場（5度），以及4000根光纖組成地超大規模光譜觀測系統。與國際上同類型的巡天項目，比如美國斯隆數字巡天計畫（SDSS）和澳大利亞英澳天文台2dF巡天相比，LAMOST無論在望遠鏡口徑上還是觀測效率上都有極大的飛躍。

子系統

LAMOST望遠鏡由八個子系統組成，分別是光學系統、主動光學和支撐系統、機架和跟蹤系統、望遠鏡控制系統、焦面儀器、圓頂、觀測控制和數據處理系統、輸入星表和巡天戰略。

LAMOST工作原理

光學系統由在南端的球面主鏡MB、在北端的反射施密特改正鏡MA構成，焦面在中間。光軸南高北低，以適應台址緯度，擴大觀測天區。球面主鏡MB大小為6.5米×6米，由37塊1.1米對角徑的六角形球面鏡拼接而成。反射施密特改正鏡MA大小為5.7米×4.4米，由24塊對角徑1.1米的六角形主動非球面鏡拼接而成。球面主鏡MB是固定的，對天體的指向跟蹤運動完全由MA擔任。作為定天鏡的MA採用地平式機架，其指向和跟蹤由方位和高度兩個方向旋轉實現。望遠鏡在天體經過中天前後進行觀測。

關鍵技術

主動光學技術是LAMOST項目最有挑戰性和最核心的關鍵技術。為了改正球面主鏡MB的球差，觀測時需要實時變化改正鏡MA的非球面面形，主動光學系統通過結合薄鏡面和拼接鏡面主動光學技術使24塊薄平面子鏡按要求變形，並使各子鏡共焦。上千個力促動器實時控制MA的各個子鏡，以便達到要求的形狀。MB的37塊子鏡直接通過主動位移促動器調節機構聯接於主體桁架之上，利用拼接鏡面主動光學技術實現共焦。

LAMOST焦面

LAMOST系統在世界上首次套用了在同一塊大鏡面上同時套用薄鏡面主動光學技術和拼接鏡面主動光學技術，還首次在一個光學系統中同時採用了兩塊大的拼接鏡面。球面主鏡的拼接是項目關鍵技術的重要組成部分，也是使項目造價大為降低的關鍵之一。

望遠鏡收集來自天體的微弱輻射，成像在焦面上，然後通過焦面儀器進行分光、探測和記錄。焦面儀器是LAMOST直接獲取天體光譜信息的部分，包括光纖定位裝置、光纖、光譜儀和CCD探測器等幾個主要部分。

“並行可控式光纖定位技術”是LAMOST又一項自主創新和關鍵技術。與SDSS採用的鑽孔鋁板和2dF採用的磁扣方式不同，LAMOST光纖定位採用了雙迴轉光纖定位單元方案。LAMOST焦面直徑1.75米，與我們吃飯用的圓桌大小相仿，如圖4所示。定位系統可在數分鐘的時間裡將焦面上的4000根光纖按星表位置精確定位，並提供光纖位置的微調。4000個光纖定位單元在焦面上以25.6毫米等距離排列，每個單元驅動光纖在直徑33毫米的範圍內工作。LAMOST定位系統的優勢是通過4000個定位單元並行工作，大大縮短了定位時間。也避免了SDSS那樣每次觀測都需要更換光纖鋁板的麻煩。在一個餐桌大小的焦面板上8000個電機帶動4000個光纖定位單元轉動，想一想也是件震撼人心的場景。

結構

由於LAMOST的獨創型結構，其望遠鏡建築也不同於一般的天文望遠鏡圓頂。它由MA樓、MB樓和焦面儀器樓三部分組成，如題圖所示。MA的圓頂圍擋為一帶球冠的圓柱形，上部可向東西移開。焦面到MB圍擋為一臥式長通道，開有百葉窗，以減少風對MA的影響，並使光路中溫度均勻，避免惡化天然的大氣視寧度。

LOMAST的六角形球面鏡

工程

1992年4-5月，中國天文學會和中科院數理學部向全國天文界徵集下一階段天文重大觀測設備建議。以王綬琯、蘇定強院士為首的研究集體針對國內外現狀和發展機遇，提出了建造LAMOST的建議，得到了天文界廣泛的支持。LAMOST項目的實施，將使我國天文學在大規模光學光譜觀測和大視場天文學研究上，躋身於國際領先行列。

1995年1-2月，國家科委組織對各學科科學工程的建議項目進行評議，LAMOST位居前列。

1996年6月，國家計委、國家科委組織兩院院士對國家重大科學工程進行評審，LAMOST位居前列。

1996年7月，國家科技領導小組啟動國家重大科學工程計畫。

1997年4月，國家計委批覆LAMOST項目建議書。

1997年8月29日，國家計委批覆LAMOST項目可行性研究報告，標誌著LAMOST正式立項。

1999年2月12日，LAMOST項目初步設計報告編制完成。

1999年6月9日，國家計委委託中科院批覆了LAMOST項目初步設計與概算。

2000年2月20日，數據處理和研究中心工程開工。

2001年8月，LAMOST項目開工報告獲國家計委批准，項目進入正式施工階段。

2002年12月3日和4日晚，1比1室外主動光學試驗閉環校正光學系統的像差精度研究獲得初步成功，在對角徑為1.1米、厚為25毫米的正六角形試驗子鏡上的偏軸非球面的精度達到均方根值42納米。這是針對LAMOST最重要的關鍵技術而進行的研究。

2003年1月22日，在南京天光所TCS總控開發實驗室內進行了LAMOST的“OCS和TCS”0-級聯調系統方案研討，最終確認了TCS研製組的“關於實現0-級OCS和TCS系統聯調的技術草案”方案，並通過實測實現了LAMOST南京合肥兩地系統聯調的第一個成功的演示。

2003年7月，LAMOST海量光譜的自動識別與分析系統，經中科院國家天文台天文學家和自動化所技術專家的聯合攻關，已完成技術理論研究工作，LAMOST最重要的實用系統的框架設計方案由此確定。LAMOST建成後將一次觀測4000個天體，支撐起一個龐大的天文觀測資料庫，供天文學家在此基礎上開展前沿研究。自動化領域的專家協助天文學家尋找有效的對天體光譜進行自動識別分類和參數測量的算法，開發出可供LAMOST使用的光譜自動識別分類的軟體包，已成功建立了各種類型的光譜庫。

2003年10月13日，中國科學技術大學近代物理系OCS研究組承擔的LAMOST-1級觀測控制系統（OCS-1.20）和1級巡天戰略系統（SSS-1.00）通過驗收。來自LAMOST工程指揮部、國家天文台、南京天文光學技術研究所和中國科學技術大學的16名專家和教授組成驗收專家組。

2003年10月14日，由中國科學技術大學承擔的LAMOST“光纖定位多單元中間試驗系統”通過了專家驗收，試驗系統達到了契約要求，試驗的成功表明LAMOST光纖定位系統研製取得突破性進展。光纖定位系統是LAMOST兩個關鍵技術之一，它要求把4000根光纖在較短的時間內精確對準各自的觀測目標。國外採用較為成熟的光纖定位技術，包括固定的定位孔、磁扣式等，由於LAMOST焦面的直徑較大（達1.75米），光纖數目較多達4000根（國外目前達到實用的最多只有640根），現有方案很難直接運用。中國科學技術大學邢曉正教授提出的“並行可控式光纖定位”方案最終被採用。該方案定位速度快、精度高，可以實時補償溫度和大氣的較差折射等引起的誤差，光纖與焦面法線偏角小，直接對準星象，光能損失小，觀測上無盲區，四千個可控式單元由相同的構件組成，加工成本低，可靠性高，運行費用低。此次中國科學技術大學研製的19個單元樣機經1年半的成功運行後順利通過驗收，表明這項關鍵技術已取得了突破性進展。

2004年1月7日，LAMOST的球面主鏡部分的子鏡室樣機實驗順利完成。LAMOST的主鏡是採用拼接鏡面主動光學技術的大型薄鏡面，單塊六角形子鏡的對角徑為1.1米，厚度只有75毫米。自2001年開始方案設計以來，南京天光所經歷了結構最佳化分析、細節設計、數次原理和工藝審核、外協加工、部分零件修改、鋁製代子鏡測試和玻璃子鏡測試數個階段，最終獲得初步結論。球面主鏡在國內率先採用了一種倒掛式的搖桿機構（WHIFFLETREE）和中孔薄膜機構分別解決了子鏡的軸向和側向支撐問題，所有的機構都隱藏在子鏡背後，結構緊湊，避免了拼接鏡面中支撐系統可能的干涉問題。

2004年6月15日，LAMOST觀測樓在國家天文台興隆觀測站開工建設。出席觀測樓奠基儀式的有中科院副院長白春禮、科技部基礎司、河北省科技廳、承德市、興隆縣、國家天文台和施工單位的有關領導、LAMOST項目管理委員會和科技委部分成員、以及項目工程指揮部主要成員。

2004年9月，4000根光纖焦面定位系統的設計方案通過評審，並開始加工製造。

2004年11月25日，中國科學技術大學近代物理系承擔的LAMOST觀測控制系統（OCS-2.10）和巡天戰略系統（SSS-1.10）通過了驗收。評審專家組由工程指揮部、中國科技大學、國家天文台、南京天文光學技術所18名專家學者組成。

2004年12月30日，南京天文光學技術所承擔的LAMOST關鍵技術預研究項目——“大口徑主動光學實驗望遠鏡裝置”（左圖）在南京通過驗收和成果鑑定。專家認為：該裝置是國際上第一架採用主動光學技術的反射施密特望遠鏡，經現場測試獲得了高精度測試結果。該裝置用六角形薄鏡面為主動光學中的可變形鏡，發展了相關的主動校正力的定標計算方法，採用主動光學開環控制技術成功地在薄鏡面上產生偏軸非球面，補償了光學系統的像差，解決了大口徑、大視場反射施密特望遠鏡的關鍵技術之一，屬國際首創。該裝置的實驗成功顯示了我國已掌握大口徑薄鏡面主動光學的關鍵技術，開創了天文光學中大口徑、大視場觀測的新局面，具有重大的天文和國防等套用前景。

2005年1月14日，LAMOST項目委託俄羅斯Lytkarino光學玻璃廠（JSC LZOS）加工的第一批共4塊MB子鏡安全運抵南京天文光學技術所（2004年11月在俄通過驗收）。LAMOST的球面主鏡（簡稱MB）尺寸為6.67米 × 6.05米，曲率半徑40米，由37塊對角線長1.1米、厚度為75毫米的六角形球面子鏡組成，加工難度高。本次驗收的4塊子鏡的技術指標完全滿足了LAMOST項目的要求。2005年1月18日，LAMOST工程指揮部和中國科技大學在合肥簽訂了“LAMOST焦面光纖定位裝置研製契約”。

2005年4月15日，LAMOST低解析度光譜儀樣機通過了專家評估。LAMOST需配置16台中低解析度多目標光纖光譜儀和一台高解析度階梯光柵光譜儀，低解析度光譜儀樣機已完成。專家組聽取了樣機研製報告、測試報告，並對現場進行了考察。專家組認為，光譜儀的主要指標如光譜解析度等，檢測用的CCD所能覆蓋的光譜範圍內已達到設計指標要求並與光學計算結果符合。限於實驗條件，有些性能指標尚無法檢測，下一步將完善檢測設備，以保證正樣光譜儀有完備的檢測結果。

2005年4月20日，南京天文光學技術研究所承擔的院設備更新專項資金支持項目——3.6米環拋機在南京通過了專家組的現場驗收。3.6米環拋機為LAMOST施密特改正鏡研製需要而配置，已完成試運行。專家組經過嚴密的驗收程式後，一致認為：3.6米環拋機各項定量定性指標均已達到，運行正常，可以滿足LAMOST項目Ma子鏡光學的預定目標的要求，同意驗收。2005年5月18日，LAMOST地平式機架在南京完成機電初聯調，經過對跟蹤精度和指向重複定位精度的初步檢測，各項指標均達到設計要求。這意味著LAMOST地平式機架已達到分拆啟運前的要求，是LAMOST研製過程中的又一個里程碑，2005年5月30日-6月2日，“LAMOST項目國際中期評估”在南京和北京舉行。來自英國、美國、澳大利亞、法國、德國的9位國際知名天文儀器專家和天文學家擔任評審。專家們實地考察了LAMOST的8米MA地平式機架、MB桁架的裝調現場、主動光學室外實驗望遠鏡裝置、主動光學實驗室、力促動器實驗室、多目標光纖光譜儀樣機、MA/MB子鏡樣機、摩擦驅動試驗、MB子鏡及正在該所磨製的MA子鏡，並針對會議提交的四個報告和工程建設期間存在的問題和難題進行了討論。

2005年6月3-4日，在北京召開的“南極DOME C/A大視場巡天望遠鏡研討會”上。國外天文學家提議在南極建造一台更大口徑的LAMOST望遠鏡。與國家天文台的LAMOST遙相呼應，對整個天空進行完整的深度光譜觀測。

2005年6月16日，LAMOST委託南京天文光學技術所研製的MA子鏡第一批（共4塊）在南京順利通過驗收。LAMOST項目的反射式施密特改正板（簡稱MA鏡）長5.7米，寬4.4米，由24塊MA子鏡拼接而成。子鏡的外形為正六邊形，對角線尺寸為1.1米，厚度為25毫米，其特點是口徑大，厚度小，面形精度要求高。驗收組聽取了研製報告和測試報告並進行了現場抽檢，驗收組認為：4塊子鏡均已達到契約的技術要求，其工藝流程合理，在大口徑高精度薄平面光學鏡面的研製方面已達到國內領先水平。

2005年9月，LAMOST與美國SDSS簽訂了LAMOST參加“SLOAN數字巡天-II”工作的備忘錄。2005年9月20日，LAMOST首件大型設備MA機架從南京天文光學技術研究所啟運，運往國家天文台興隆觀測站，標誌著LAMOST的研製取得了階段性的成果，這是LAMOST工程建設具有里程碑意義的重大事件。

2005年11月18日，中國科學技術大學近代物理系承擔的LAMOST子課題觀測控制系統（OCS-2.20）和觀測戰略系統SSS-2.00通過了驗收。專家評審組由LAMOST工程指揮部、中國科學技術大學、國家天文台、南京天文光學技術研究所的21名專家組成。

2005年12月24日，組成LAMOST本體的反射施密特改正鏡（MA）機架、球面主鏡（MB）桁架和焦面機構三大部套的安裝在興隆觀測站順利完成，各項指標均達到設計要求，標誌著LAMOST項目全面進入現場安裝調試階段。

2006年4月12日，三塊對角徑1.1米六角形球面MB子鏡在南京天文光學技術研究所拼接成功，是LAMOST工程的又一重大進展。在世界上首次套用了在同一塊大鏡面上同時套用薄鏡面（可變形鏡面）主動光學技術和拼接鏡面主動光學技術，還首次在一個光學系統中同時採用了兩塊大的拼接鏡面。球面主鏡的拼接是這個關鍵技術的重要組成部分，也是使項目造價大為降低的關鍵之一。進而言之，拼接鏡面主動光學技術也是未來巨型地面光學紅外望遠鏡的主要技術之一，掌握此技術意義重大。

2006年11月，委託俄羅斯研製的40塊MB子鏡（其中包括3塊備用子鏡）全部通過驗收。2006年12月27日，南京天文光學技術所承擔並自行研製的LAMOST 30塊MA子鏡（其中包括6塊備用子鏡）順利通過驗收（右圖）。驗收專家組聽取了研製報告和驗收測試報告，審閱了相關技術資料並進行了現場考察。專家組認為：30塊MA子鏡面的技術指標均滿足契約要求，同意通過驗收，這是LAMOST建設過程中又一個重要里程碑。該項工作在大口徑高精度非圓形超薄平面研製方面處國內領先，並達到國際先進水平，對我國研製未來巨型望遠鏡和其他大型光學工程有重要意義。

2007年2月4日，LAMOST首批三塊1.1米六角形主鏡子鏡在國家天文台興隆觀測站順利安裝成功。LAMOST主鏡的安裝難度很大，經過反覆的實戰模擬準備，終於安全、順利地完成首批三塊子鏡的安裝，標誌著LAMOST項目順利進入了光學裝調階段。

2007年2月27日，LAMOST“焦面光纖定位系統（小系統）驗收會”在合肥中國科學技術大學舉行。來自國家天文台、上海天文台、南京天文光學技術研究所、中國科學技術大學等單位的驗收專家和有關領導出席了驗收會。焦面光纖定位小系統包括直徑600mm的小焦面板、250個光纖定位單元、250單元的驅動控制電路、定位控制軟體和定位精度檢測系統。與會專家聽取了研製報告，檢測組檢查了項目組提供的詳細測試數據，驗收組經現場考察和檢查。驗收組認為，小焦面板、光纖單元、控制系統軟硬體和光纖位置檢測系統達到了技術要求，該小系統可以通過實驗室驗收並在興隆觀測站現場安裝。

2007年2月28日，LAMOST的地平式機架及焦面機構的機電聯調順利完成，實測技術指標均優於設計指標。地平式機架是LAMOST最大最複雜的精密機械系統，也是我國目前尺寸最大、精度要求最高的光學望遠鏡跟蹤機架。焦面機構用於支撐直徑1.8米、安裝有4000根光纖及其定位機構的焦面板，並起著在觀測過程中消除像場旋轉、精確定位焦面板及精確跟蹤星像的重要作用。由於其需要場旋轉、姿態調整、調焦、側移的空間五維精確運動，技術難度很大。機電聯調的完成是LAMOST又一個階段性成果，為光機電聯調和小系統按時出光奠定了紮實的基礎。

2007年5月28日凌晨3點，正在調試中的LAMOST喜獲首條天體光譜。隨著調試的進展，隨後的兩天LAMOST已不斷地獲得越來越多的天體光譜，標誌著其各個子系統（望遠鏡光學和主動光學、跟蹤控制、光纖、光譜儀）已全部聯通並達到要求的技術指標。LAMOST正處在“小系統”聯調階段，“小系統”調通後，將在此基礎上擴展鏡面子鏡數至24/37塊，光纖數至4000根和光譜儀數量至16台。

2007年6月29日，“LAMOST小系統驗收會”在北京召開。LAMOST“小系統”包括3米口徑的鏡面，250根光纖和一台光譜儀，以及LAMOST完整的機架、跟蹤和控制系統。中科院基礎局組織了國內天文、天文儀器、光學、精密機械、電子及管理科學等領域的著名專家學者20餘人對LAMOST的“小系統”進行了全面的綜合評估。測試專家組於6月18日和6月28日到興隆觀測基地進行了現場測試和考察。驗收專家組聽取了研製報告、測試專家組的測試報告，審閱了相關技術資料。專家組認為：“LAMOST小系統的光學質量完全達到了指標要求，多目標光纖光譜系統基本達到預定目標，望遠鏡、光纖、光譜儀和CCD相機所組成的觀測系統，集成情況良好。LAMOST小系統的研製成功證明項目總體方案是正確的，技術和工藝是可行的。同意通過驗收。”LAMOST小系統的成功是該項工程建設中的一個重要里程碑，標誌著項目建設的所有關鍵技術難點已被攻克，尤其是國際領先的薄鏡面及拼接鏡面的主動光學技術和並行可控式光纖兩項新技術的成功，為項目建設的全面成功鋪平了道路。

2007年8月，南京天光所訂購的1.6米箱式真空鍍膜機經設備調試和工藝實驗獲取了可靠的工藝參數，並為LAMOST項目MA、MB子鏡添置了專用工裝，順利完成LAMOST三塊MA子鏡和一塊MB子鏡的鍍膜，經檢測，這四塊子鏡膜層質量優良，膜層的機械強度及反射率指標均達到了設計要求。

2007年12月中旬，中科院上海天文台天體測量團組承擔的“LAMOST天體測量支持系統”完成了在LAMOST小系統上的調試，97%以上的有效光纖得到了目標的星光光譜，為下一步科學目標的試驗觀測打下基礎。天體測量支持系統負責為LAMOST望遠鏡的各運動部分提供實時的指向參數和運動參數，包括施密特改正鏡法線的瞬時指向參數、焦面的瞬時位置、姿態和旋轉角參數、每個光纖單元的定位參數。由於LAMOST視場大（20平方度）、焦距長（20米）、接收單元離散分布、工作原理特殊，對天體測量支持系統提出很高的精度要求（焦面上允許定位誤差50微米）。

2007年底，LAMOST光纖定位系統的可重複的光譜出光率平均達到97%，並安裝調試完成約三分之二的光學鏡面（24塊主鏡和16塊施密特改正鏡的子鏡）和8台多目標光纖光譜儀，使項目在2008年全面竣工有了保證，也為科學上的試觀測打下了很好的基礎。

2008年1月，為了推動LAMOST有關科學研究的開展，組織國內外天文學家對LAMOST觀測項目的申請和評估工作，優選觀測計畫等，國家天文台成立了“LAMOST巡天觀測計畫遴選和設計委員會”。該委員會發布了“LAMOST數據政策（徵求意見稿）”，以推動國內外天文學家利用LAMOST觀測數據進行科學研究的積極性。徵求意見稿已向國內天文界公開發布，並在LAMOST網站上公布。委員會還向國內各天文台及其他高校有關的天文學家發出徵求LAMOST科學觀測計畫和科研題目的第一號通知，徵求課題的截止期為2008年4月底，5月份將對第一批提出的觀測計畫進行評審。在評審基礎上優選課題，組織相應的工作小組，以推動LAMOST科學研究的全面準備工作。

2008年3月，LAMOST拆除了小系統用的小焦面板，對LAMOST焦面板進行了安裝和調試。為了保證產品的質量，工程指揮部先後組織人員對中國科技大學研製的焦面板機械加工進行了出廠前和現場安裝後的測試和驗收，結果表明焦面板的機械加工以及安裝和調試均符合設計要求。

2008年4月4日，美國《科學》雜誌（Page 34-35,VOL 320）報導了LAMOST項目的最新進展。文章題為“中國的LAMOST在準備最後的測試”，對LAMOST的技術創新點、建設過程和近況、以及三大科學目標進行了詳細介紹。連結:原文

2008年4月10日，LAMOST順利完成2/3鏡面裝調目標。16塊MA子鏡（共24塊）和24塊MB子鏡（共37塊）及其支撐系統的現場裝調已經完成。24塊MB子鏡共球心測試結果為80%光能量集中在0.4角秒直徑的圓內，達到設計技術要求；通過自準直校正測試望遠鏡光學系統的成像質量已達到80%光能量集中在1.2角秒直徑的圓內（設計指標為80%光能量集中在2.0角秒直徑的圓內）；測試結果充分表明：望遠鏡光學系統的成像質量已優於設計指標。配備的16台光譜儀已有8台完成了光、機、電聯調。至此，光譜儀的研製任務完成過半，實現了預定目標。望遠鏡導星跟蹤的綜合精度可達0.42角秒，光纖定位系統的可重複的光譜出光率平均達到97%，保證了整個系統穩定全面地出光，為下一步科學目標的試驗觀測打下了堅實基礎。

2008年5月13日，“天體測量支持系統在LAMOST小系統中的套用”驗收會在上海天文台召開，驗收組由南京光學天文儀器研究所、國家天文台、中國科技大學的專家組成，南京光學天文儀器研究所所長崔向群研究員擔任驗收組組長。在聽取了上海天文台天體測量研究團組科研人員的總結報告後，與會專家對天體測量支持系統在LAMOST工程小系統調試中的工作進行了評估。該支持系統負責為LAMOST望遠鏡的各運動部分提供實時的指向參數和運動參數及其導星修正量，主要包括施密特改正鏡法線的瞬時指向參數、焦面的瞬時位置、姿態和旋轉角參數、每個光纖單元的定位參數。在LAMOST小系統的調試過程中，天體測量支持系統與光學、機械、電控、光纖定位、光譜儀等各子系統密切配合，在天氣情況和儀器狀態良好的情況下，望遠鏡持續1小時導星和跟蹤的綜合波動均方差達到0”.42，光譜有效出光率達到97%以上，並可重複，為下一步LAMOST大系統的調試打下了堅實基礎。驗收組認為支持系統的設計方案行之有效，其中的硬體部分和軟體部分的性能都達到了所要求的指標，能夠正常支持觀測過程的實現，並在小系統整體調試中發揮了重要的作用，同意通過驗收。

2008年6月21日，LAMOST在興隆觀測站完成了24塊反射施密特改正鏡（MA）、37塊球面主鏡（MB）的安裝。這是LAMOST項目研製過程中的一個重要里程碑，標誌著LAMOST項目全面進入最後的現場裝調階段。

2008年9月27日夜，LAMOST望遠鏡在調試中一次觀測得到1000餘條天體的光譜。截止到發稿，在每次調試觀測中，LAMOST都不斷地獲得1000多至2000多天體的光譜。用於調試觀測的天體一般是亮於17等，光譜是在無雲觀測夜曝光5分鐘後獲得的。與國際上迄今最多一次觀測只能得到600多條天體的光譜相比，LAMOST已經成為世界上光譜觀測獲取率最高的望遠鏡。

2008年10月16日，LAMOST落成典禮在國家天文台興隆觀測基地舉行。LAMOST於2008年8月底完成了全部硬體安裝，並開始進行試觀測。望遠鏡的各項指標均已經達到甚至超過設計要求，在調試過程中單次觀測可同時獲得3000多條天體光譜的能力。LAMOST已成為我國最大的光學望遠鏡、世界上最大口徑的大視場望遠鏡，也是世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。它的研製成功使我國的大規模光譜觀測處於世界領先地位。

2008年12月15日-18日，中科院基礎科學局和計畫財務局組織專家對LAMOST進行了現場測試（項目的設備部分—望遠鏡和儀器）。12月19日鑑定驗收專家組進行了工藝鑑定驗收。專家組認為：LAMOST突破了光學望遠鏡大口徑與大視場不可兼得的困難，在主鏡和改正鏡上同時實現主動光學技術，把幾十個薄鏡面，實時調整，完美拼合為一體；並在視場上安裝4000根光纖，能同時測定4000個目標的光譜。LAMOST是國際上口徑最大、視場最寬、光譜獲取率最高的大型施密特望遠鏡，為國際同行讚許。在研製過程中，有多項技術創新，為今後大望遠鏡研製奠定堅實基礎。

2009年6月4日， LAMOST在中國科學院國家天文台興隆觀測基地順利

通過國家發展改革委組織的國家竣工驗收。驗收委員會由國家發展改革委、科技部、國家檔案局、基金委、河北省、中科院等有關部門和相關領域的專家組成。國家發展改革委副主任張曉強，中國科學院常務副院長、LAMOST工程建設領導小組組長白春禮任主任委員出席了驗收儀式。

為了推動國家重大科學工程LAMOST 竣工後的工程調試與科學試觀測工作的順利開展，2010 年5 月31 日，中國科學院國家天文台正式成立LAMOST 運行和發展中心（現已更名為“郭守敬望遠鏡運行和發展中心”，以下簡稱“中心”），下設辦公室、觀測運行部、技術維護與發展部以及巡天與數據部。聘任趙剛為中心主任、趙永恆為中心常務副主任，崔向群為中心總工程師，褚耀泉、李國平為中心副主任。

2010年12月15日，郭守敬望遠鏡（LAMOST）運行和發展中心對郭守敬望遠鏡（LAMOST）鍍膜機進行了興隆現場安裝調試驗收。LAMOST鍍膜機包括一台1.6米箱式鍍膜機和一台1.4米專用鍍膜機，由北儀創新真空技術有限公司承制。兩台設備分別於2008年10月和2009年3月進行了生產現場驗收。截至2010年12月31日，技術維護與發展部光學維護小組已經完成了5塊MA 子鏡的鍍膜。經檢測，鍍膜後的鏡面反射率達到92%，較鍍膜前提高了約10%。

2010年12月17日至18日，郭守敬望遠鏡（LAMOST）軟體國際評估會在國家天文台召開。評估會的成功召開，是郭守敬望遠鏡（LAMOST）展開正式巡天前的重要環節，為巡天所需的星表準備、觀測控制和數據處理等工作提供了軟體方面的保證。

為了更好地為LAMOST提供觀測所需的天文與氣象環境信息，2011年5月底，LAMOST環境監測室儀器安裝調試到位，正式投入使用。

2011年5月，LAMOST光纖定位改進工作取得重要進展，90%的光纖定位精度在1角秒之內，LAMOST整體的光學效率在藍端為5%左右、紅端在10%左右，基本達到光譜巡天觀測的要求。

技術創新點

LAMOST是我國自主創新的，在技術上非常有挑戰性的大型光學望遠鏡。全面完成後將是我國最大的光學望遠鏡（主鏡為6米）和國際上最大口徑的大視場光學望遠鏡。LAMOST擁有多項國際前沿水平的技術創新，例如：

1）拼接鏡面主動光學技術及在一個光學系統中同時採用兩塊大拼接鏡面（37塊1.1米六角形子鏡拼接成6.67米×6.58米的主鏡，以及24塊1.1米六角形子鏡拼接成的5.72米×4.4米反射施密特改正鏡）；

2）在觀測中實時在一塊大鏡面上同時實現套用拼接和可變形鏡面主動光學技術；

3）六角形可變形鏡面主動控制和波前檢測技術；

4）4000根光纖單元在焦面上的精確定位；

5）多目標光纖光譜技術；

6）海量數據處理技術；

7）大視場與大口徑兼備。

三大任務

簡介

2007年5月28日凌晨，當時正處於調試中的LAMOST喜獲首條天體光譜，隨著調試的進行，隨後數天LAMOST獲得了越來越多的天體光譜。2007年6月18日晨，單次觀測獲得了超過120顆的天體光譜。2008年9月27日夜，LAMOST在一次觀測得到的光譜超過了1000顆，打破了由SDSS項目保持的640顆的“世界紀錄”，LAMOST正式成為國際上天體光譜獲取率最高的天文望遠鏡。最多一次可以拍下4000顆天體光譜。她的建成使我國在大規模天文光譜觀測研究工作躍居國際領先地位，為我國在天文學和天體物理學許多研究領域中取得重大科研成果奠定了基礎。為了充分發揮LAMOST的威力，獲得最大的科學回報，天文學家們結合望遠鏡的功能和特點為它制定了一系列的觀測計畫，設計了三大核心研究課題。

LAMOST望遠鏡獲得的首條天體光譜

任務一

首先是研究宇宙和星系，一個是星系紅移巡天，另一是通過獲取的數據進一步研究星系的物理特性。星系物理是國際天文界相當熱門的話題，宇宙的誕生、星系的形成以及恆星和銀河繫結構等前沿問題都建立在對星系物理的研究基礎之上。研究宇宙大尺度結構依賴於星系紅移巡天的工作。獲取星系的光譜就能得到星系的紅移，有了紅移就有可以知道它的距離，有了距離就有了三維分布，這樣就可以了解整個宇宙空間的結構。同時可以研究包括星系的形成、演化在內的宇宙大尺度結構和星系物理。這是一個環環相扣的工程，而獲取星系的光譜則是最基礎的一環。LAMOST的目標是觀測1000萬個星系、100萬個類星體、外加1000萬顆恆星的光譜。LAMOST建成後，由於要比SDSS計畫所觀測的星系和類星體的數目多十倍，由此可以預計，LAMOST將會以更高精度的方式來確定宇宙的組成和結構，從而使人類對暗能量和暗物質有更加深刻的認識。

任務二

第二個核心課題就是研究恆星和銀河系的結構特徵。主要瞄準更暗的恆星，觀測數目更多一些，這樣可以更多了解銀河系更遠處的恆星的分布和運動情況，弄清銀河繫結構。因為LAMOST能夠做大量恆星的樣本，所以可以儘量選更多、更暗的星來做大範圍的研究。恆星是眾多星系的重要組成部分。通過一顆恆星的光譜，天文學家可以分析出其密度、溫度等物理條件，可以分析出其元素構成和含量等化學組成，還可以測量出其運動速度和運行軌跡等。研究了不同種類的恆星的分布，可以研究出銀河系的結構和銀河系的形成。

任務三

LAMOST的第三個核心課題是“多波段證認”，天文學界的慣例是在其他波段比如射電、紅外、X射線、γ射線發現的天體要拿到光譜中分析。因為光譜理論充分，經驗也多，這也造就了其它手段蒐集到的有關天體的資料最終還是要通過光譜來確認。作為光譜獲取率最高的天文望遠鏡，LAMOST對光學天文學的意義是不言而喻的。而多波段證認本身也是LAMOST的三大課題之一，通過與其它波段巡天望遠鏡，如X射線和望遠鏡相結合，它在許多天文學前沿問題的解決上都能起到相當大的作用。

大事記

90年代

1993年4月，以王綬琯、蘇定強為首的研究集體提出LAMOST項目，建議作為中國天文重大觀測設備。

1994年12月-1995年6月，在中國天文學會、中科院數理學部、中國科學院、國家科委、國家計委先後組織的多次評議和評審中LAMOST項目一直位居前列。

1996年7月，國家科技領導小組決策啟動國家重大科學工程計畫，LAMOST列入首批啟動項目。

1996年10月，中國科學院成立國家重大科學工程“大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡”項目工程指揮部、項目科學技術委員會、項目管理委員會。

1997年4月，國家計畫委員會批覆《LAMOST項目建議書》。

1997年8月，國家計畫委員會批覆《LAMOST項目可行性研究報告》。

1999年6月，中國科學院受國家發展計畫委員會委託批覆《LAMOST項目初步設計與概算》。

21世紀

2001年8月，國家發展計畫委員會批准LAMOST項目開工報告，項目正式進入施工階段。

2004年6月，LAMOST觀測樓在國家天文台興隆觀測站開工建設。

2004年12月，關鍵技術預研究項目—“大口徑主動光學實驗望遠鏡裝置”通過驗收和鑑定。

2005年6月，中國科學院組織國際著名專家對LAMOST項目進行了中期評估。

2005年9月，LAMOST項目首件大型設備（8米機架底座）在興隆觀測站成功吊裝，開始了項目主體設備安裝。

2005年12月，在國家天文台興隆觀測站安全順利地完成了反射施密特改正鏡（MA）機架、焦面機構和球面主鏡（MB）桁架三大部套的安裝，項目全面進入現場安裝調試。

2007年6月，LAMOST完成3米口徑的鏡面、250根光纖的定位系統、1台光譜儀及2台CCD相機（被稱為“小系統”）以及完整的望遠鏡地平式機架、焦面機架、跟蹤和控制系統的裝調，達到望遠鏡設計的光學指標，並獲得天體光譜。

2008年8月，望遠鏡全部硬體（24塊Ma子鏡、37塊Mb子鏡、4000個光纖定位單元、4000根光纖、16台光譜儀、32台CCD相機）安裝到位。

2008年10月，LAMOST落成典禮在國家天文台興隆觀測基地舉行。

2009年6月4日，LAMOST順利通過國家驗收。

2010年4月17日，LAMOST被冠名為“郭守敬望遠鏡”。

2018年8月，以中國科學院國家天文台為首的科研團隊依託大科學裝置郭守敬望遠鏡（LAMOST）發現一顆奇特天體，它的鋰元素含量約為同類天體的3000倍，是人類已知鋰元素含量最高的恆星。國際學術期刊《自然·天文》7日線上發布了這一科研發現。

2019年11月28日凌晨，中國科學院國家天文台劉繼峰、張昊彤研究團隊依託我國自主研製的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），發現了一顆迄今為止質量最大的恆星級黑洞，並提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法。

意義

LAMOST是一架我國自主創新設計、在技術上非常有挑戰性的大型光學望遠鏡，在多項技術上走在國際前沿，是有望獲得世界矚目科學成就的國家重大科學工程。也是我國口徑最大的紅外望遠鏡。

LAMOST還開創了一種新的望遠鏡類型，LAMOST型施密特望遠鏡，打破了大視場望遠鏡不能兼有大口徑的瓶頸，被國際上譽為“建造地面高效率的大口徑望遠鏡最好的方案”。

LAMOST項目引起了國內外天文學家的廣泛關注，對LAMOST巨大的科學潛能寄予厚望。美國《Science》雜誌兩次載文介紹 。著名的天文科普雜誌《Sky & Telescope》在2000年第7期上提到：

“與光譜有關的巡天望遠鏡是LAMOST，中國的一台不尋常的望遠鏡，將建在中國北部長城附近的北京天文台興隆站。3000萬美元的LAMOST有一個不動的4米主鏡和5度的視場，一個可變形的鏡子將星光引導到固定的主鏡上。當LAMOST建成後，將是迄今為止最高產的光譜巡天工具：利用光纖、自動光纖定位裝置和20台光譜儀，每次將可得到4000個天體的光譜。”

2005年春夏之交，中國科學院和LAMOST指揮部邀請了多位國際知名的天文儀器專家和天文學家對LAMOST望遠鏡的功能和潛在的科學意義進行評估。這其中包括美國帕洛馬天文台前台長，美國Keck天文台前台長，美國葉凱士天文台前台長，SDSS項目負責人，2dF項目負責人。經過仔細的現場考察和與項目成員的深入交流，這些國際大碗認為：“LAMOST將會是一個適合於研究廣泛領域中重大天體物理問題的世界級巡天設備。鑒於其集光面積和光纖數目，LAMOST潛在的功能將比SDSS數字巡天和2dF高出10到15倍。如果能達到這樣高的指標，它將是一個巨大的飛越，並打開了一個廣闊的‘探索空間’。LAMOST將會有非常好的科學產出，一定能夠在河外天文學與銀河系天文學方面產生世界級的研究成果。”

LAMOST獨特的設計思想也對國際天文望遠鏡的設計產生了重要影響。2005年6月初，一些國外天文學家提議在南極建造一台大口徑的LAMOST型望遠鏡。國家天文台LAMOST望遠鏡與南極LAMOST一南一北，遙相呼應，對整個天區進行完備的深度光譜觀測。

隨著LAMOST的落成，很多國際研究項目和天文學家都對其表示出了極大的興趣和熱情，希望能夠共同參與LAMOST的巡天觀測和科學研究。這其中就包括美國的SDSS，歐洲的GAIA，英國劍橋大學的天文學家們等等。

2008年發生在中國人身邊的大事太多了，但對於中國的天文學家和關心天文學的朋友來說，LAMOST的落成無疑將會是一個令之興奮很多年的碩果。