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LAMOST望遠鏡項目

1992年4月至5月,中國天文學會、中科院數理學部向全國天文學界征集下壹階段主要天文觀測設備的建議。以王守官、蘇院士為首的課題組針對國內外現狀和發展機遇,提出了建設LAMOST的建議,得到了天文學界的廣泛支持。LAMOST項目的實施,將使我國天文學在大尺度光譜觀測和大視場天文研究方面躋身國際領先行列。

1995 1-2月,國家科委組織各學科科學工程擬立項評審,LAMOST走在前列。

65438年6月至0996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名列前茅。

1996年7月,國家科技領導小組啟動了國家重大科學工程計劃。

1997年4月,國家計委批準了LAMOST項目建議書。

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

2月1999,LAMOST項目初步設計報告完成。

1999年6月9日,國家計委委托中國科學院批準LAMOST項目初步設計及概算。

2000年2月20日,數據處理與研究中心項目啟動。

2001年8月,LAMOST項目開工報告獲得國家計委批準,項目進入正式建設階段。

2002年2月3日、4日晚,1對比1室外主動光學實驗,閉環校正光學系統像差精度初步成功,在對角線直徑為1.1m、厚度為25mm的正六邊形測試鏡上,離軸非球面精度達到42nm均方根值。這是對LAMOST最重要的關鍵技術的研究。

2003年6月5438日至10月22日,在南京天廣院TCS總控開發實驗室對LAMOST的“OCS和TCS”0級調度系統方案進行了討論,最終確定了TCS開發組的“實現0級OCS和TCS系統聯合調度的技術草案”方案,並通過實測實現了LAMOST系統聯合調度在南京和合肥的首次成功示範。

2003年7月,LAMOST海量光譜自動識別分析系統在中科院國家天文臺天文學家和自動化所技術專家的共同努力下,完成了技術理論研究,LAMOST最重要的實用系統框架設計方案已經確定。LAMOST建成後,將壹次性觀測4000個天體,支撐起龐大的天文觀測數據庫,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找到了天體光譜自動識別分類和參數測量的有效算法,為LAMOST開發了光譜自動識別分類軟件包,並成功建立了各類光譜庫。

由中科大近代物理系OCS研究組承擔的LAMOST-1觀測控制系統(OCS-1.20)和1巡天策略系統(SSS-1.00)通過驗收。來自LAMOST工程指揮部、國家天文臺、南京天文光學技術研究所、中國科學技術大學的16位專家教授組成驗收專家組。

2003年6月5438+10月65438+4月,中科大承擔的LAMOST“光纖定位多單元中間測試系統”通過專家驗收,測試系統滿足合同要求。試驗的成功表明LAMOST光纖定位系統的研制取得了突破性進展。光纖定位系統是LAMOST的兩大關鍵技術之壹,需要4000根光纖在短時間內與各自的觀測目標精確對準。國外采用成熟的光纖定位技術,包括固定定位孔、磁力按鈕等。由於LAMOST焦面直徑較大(高達1.75m),光纖數量較多,達到4000根(目前國外高達640根),現有方案難以直接應用。最終采用了中科大邢教授提出的“平行可控光纖定位”方案。該方案定位速度快,精度高,能實時補償溫度和大氣折射差引起的誤差,光纖與焦平面法線的偏轉角小,能直接對準恒星,光能損耗小,無觀測盲區,4000個可控單元由相同元件組成,加工成本低,可靠性高,運行成本低。中科大研制的19單元樣機經過1年半的成功運行,已通過驗收,標誌著這壹關鍵技術取得突破性進展。

2004年6月7日,LAMOST球面主鏡的副鏡室原型實驗順利完成。LAMOST的主鏡是壹面大型薄鏡,采用拼接鏡主動光學技術。單個六邊形副鏡對角線直徑為1.1 m,厚度僅為75 mm..從2001開始方案設計,南京天光所經歷了結構優化分析、詳細設計、多次原理和工藝審核、外部加工、部分零件修改、鋁鏡試驗、玻璃鏡試驗等幾個階段,最終得出了初步結論。球面主鏡在國內率先采用倒掛搖桿機構和中孔膜機構,分別解決副鏡的軸向和側向支撐問題。所有機構都隱藏在副鏡後面,結構緊湊,避免了拼接鏡中支撐系統可能產生的幹涉。

2004年6月15日,LAMOST觀測大樓在國家天文臺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、興隆縣有關領導,國家天文臺和建設單位,LAMOST項目管理委員會和科技委員會部分成員,項目工程指揮部主要成員。

2004年9月,4000光纖焦平面定位系統設計方案通過評審,開始制造。

2004年6月25日,由中科大近代物理系承擔的LAMOST觀測控制系統(OCS-2.10)和巡天策略系統(SSS-1.10)通過驗收。評審小組由工程指揮部、中國科學技術大學、國家天文臺、南京天文光學研究所的18名專家學者組成。

65438+2004年2月30日,南京天文光學技術承擔的LAMOST關鍵技術預研項目——“大口徑主動光學實驗望遠鏡裝置”(左)在南京通過驗收和成果鑒定。專家認為,該裝置是世界上第壹臺采用主動光學技術的反射式施密特望遠鏡,通過實地測試獲得了高精度的測試結果。該裝置采用六邊形薄鏡作為主動光學中的變形鏡,開發了相關主動校正力的標定計算方法,並利用主動光學開環控制技術在薄鏡上成功制作出離軸非球面,補償了光學系統的像差,解決了大口徑大視場反射式施密特望遠鏡的關鍵技術之壹,為國際首創。該裝置的成功實驗表明,我國已經掌握了大口徑薄反射鏡主動光學的關鍵技術,開創了天文光學大口徑大視場觀測的新局面,在天文學和國防上具有巨大的應用前景。

2005年6月5438+10月65438+4月,由俄羅斯Lytkarino光學玻璃廠(JSC LZOS)委托LAMOST項目加工的第壹批***4 MB子鏡安全運抵南京天文光學研究所(於2004年6月165438+10月在俄羅斯通過驗收)。LAMOST的球面主鏡(簡稱MB)尺寸為6.67m× 6.05m,曲率半徑為40m。由37塊六邊形球面副鏡組成,對角線長度為1.1m,厚度為75mm,制造難度較大。此次驗收的四個子鏡技術指標完全滿足LAMOST項目要求。2005年6月5438+10月65438+8月,LAMOST工程總部與中國科學技術大學在合肥簽署了《LAMOST焦平面光纖定位裝置研制合同》。

2005年4月15日,LAMOST低分辨光譜儀樣機通過專家評審。LAMOST需要配備16中低分辨率多目標光纖光譜儀和壹臺高分辨率階梯光柵光譜儀,低分辨率光譜儀樣機已經完成。專家組聽取了樣機研制報告和試驗報告,並視察了現場。專家組認為,光譜儀的光譜分辨率等主要指標在探測用CCD覆蓋的光譜範圍內達到了設計要求,符合光學計算結果。由於實驗條件所限,有些性能指標還無法檢測出來。下壹步將改進檢測設備,以確保正常樣品光譜儀的完整檢測結果。

2005年4月20日,南京天文光學技術研究所資助項目3.6m環形拋光機在南京通過專家組現場驗收。為LAMOST Schmidt校正鏡的研制配置了3.6m環形拋光機,並已完成試運行。經過嚴格的驗收程序,專家組壹致認為3.6m環形拋光機各項定量和定性指標均已達到,運行正常,能夠滿足LAMOST項目中Ma副鏡光學的預定目標要求,同意驗收。2005年5月18日,LAMOST橫機在南京完成了最初的機電調試。經過跟蹤精度、指向精度和重復定位精度的初步測試,各項指標均滿足設計要求。這意味著LAMOST水平框架在拆解和裝運前已經達到要求,這是LAMOST發展的又壹個裏程碑。2005年5月30日至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、法國和德國的9位國際知名天文儀器專家和天文學家擔任評委。專家們實地考察了LAMOST的8m MA地平架、MB桁架安裝現場、主動光學室外實驗望遠鏡裝置、主動光學實驗室、力致動器實驗室、多目標光纖光譜儀樣機、MA/MB副鏡樣機、摩擦驅動試驗、MB副鏡和MA副鏡在研究所的研磨等,並對會議提交的四份報告以及項目建設過程中存在的問題和困難進行了討論。

2005年6月3-4日,在北京舉行的“南極圓頂C/A大視場望遠鏡研討會”上。外國天文學家提議在南極洲建造壹臺孔徑更大的LAMOST望遠鏡。與美國國家天文臺的LAMOST相呼應,對整個天空進行了完整的深度譜觀測。

2005年6月16日,LAMOST南京天文光學技術有限公司調試的首批MA副鏡(***4片)在南京順利通過驗收。LAMOST項目的反射式施密特校正板(簡稱MA鏡)長5.7米,寬4.4米,由24塊MA子鏡組成。副鏡形狀為正六邊形,對角線尺寸為1.1m,厚度為25mm。其特點是孔徑大、厚度小、表面精度高。驗收組聽取了開發報告和測試報告,並進行了現場檢查。驗收組認為四個子鏡均達到了合同的技術要求,其工藝流程合理,大口徑高精度薄平面光學反射鏡的研制達到了國內領先水平。

2005年9月,LAMOST與美國SDSS簽署了參與“斯隆數字巡天-II”的備忘錄。2005年9月20日,LAMOST首臺大型設備MA機架從南京天文光學技術研究所啟運至國家天文臺興隆觀測站,標誌著LAMOST研制取得階段性成果,是LAMOST工程建設中具有裏程碑意義的事件。

2005年6月5438+065438+10月18,中科大近代物理系承擔的LAMOST子項目觀測控制系統(OCS-2.20)和觀測策略系統SSS-2.00通過驗收。專家評審組由LAMOST工程指揮部、中國科學技術大學、國家天文臺、南京天文光學技術研究所的21名專家組成。

2005年6月5日至2月24日,構成LAMOST主體的三套反射式施密特改正鏡(MA)、球面主鏡(MB)桁架和焦平面機構在興隆觀測站順利完成安裝,各項指標均達到設計要求,標誌著LAMOST項目進入現場安裝調試階段。

2006年4月12日,對角線直徑為1.1 m的三塊六邊形球面MB副鏡在南京天文光學技術研究所拼接成功,這是LAMOST項目的又壹重大進展。在國際上首次將薄鏡(變形鏡)主動光學技術和拼接鏡主動光學技術同時應用在同壹個大反射鏡上,首次在壹個光學系統中同時使用兩個大拼接鏡。球面主鏡的拼接是這壹關鍵技術的重要組成部分,也是大幅降低工程造價的關鍵之壹。再者,拼接反射鏡的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壹,掌握這項技術意義重大。

2006年6月,俄羅斯調試的40 MB次鏡(包括3個備用次鏡)全部通過驗收。2006年6月27日,65438+2月27日,南京天文光學科技承擔並研制的LAMOST個MA子鏡(含6個備用子鏡)順利通過驗收(右圖)。驗收專家組聽取了研制報告和驗收測試報告,審查了相關技術資料,並進行了現場檢查。專家組認為30 MA分鏡技術指標全部滿足合同要求,同意通過驗收,這是LAMOST建設的又壹個重要裏程碑。此項工作在國內大口徑高精度非圓超薄平面研制中處於領先地位,達到國際先進水平,對我國未來巨型望遠鏡等大型光學工程的研制具有重要意義。

2007年2月4日,LAMOST在國家天文臺興隆觀測站成功安裝了首批1.1 m的三面六邊形主鏡。LAMOST主鏡的安裝難度很大。經過實戰模擬的反復準備,前三個子鏡終於安全順利安裝,標誌著LAMOST項目成功進入光學安裝階段。

2007年2月27日,LAMOST“焦平面光纖定位系統(小系統)”驗收會在合肥中科大舉行。來自國家天文臺、上海天文臺、南京天文光學技術研究所、中國科技大學的驗收專家和相關領導參加了驗收會。小焦面光纖定位系統包括直徑為600mm的小焦面、250個光纖定位單元、250個單元驅動控制電路、定位控制軟件和定位精度檢測系統。與會專家聽取了研制情況匯報,檢查組查看了項目組提供的詳細試驗數據,驗收組進行了現場檢查和驗收。驗收組認為,小焦面板、光纖單元、控制系統軟硬件和光纖位置檢測系統符合技術要求,小系統可以通過實驗室驗收,安裝在興隆觀測站。

2007年2月28日,LAMOST水平框架和焦平面機構的機電裝調順利完成,實測技術指標均優於設計指標。地平線臺架是LAMOST最大最復雜的精密機械系統,也是我國光學望遠鏡最大最精確的跟蹤臺架。焦平面機構用於支撐直徑為1.8m、裝有4000根光纖的焦平面及其定位機構,對消除像場旋轉、精確定位焦平面、觀測時精確跟蹤星像有重要作用。因為需要視場旋轉、姿態調整、對焦、橫向移動五維精密運動,技術難度大。機電聯調的完成是LAMOST的又壹個階段性成果,為光學、機電聯調、小系統按時發光打下了堅實的基礎。

2007年5月28日淩晨3點,正在調試的LAMOST獲得了第壹張天體光譜。隨著調試的進展,LAMOST在接下來的兩天裏獲得了越來越多的天體光譜,這標誌著它的所有分系統(望遠鏡光學和主動光學、跟蹤控制、光纖和光譜儀)都已經連接起來,達到了要求的技術指標。LAMOST處於“小系統”聯調階段。“小系統”調試完成後,反射鏡數量將擴展到24/37,光纖數量擴展到4000,光譜儀數量擴展到16。

2007年6月29日,“LAMOST小系統驗收會”在北京舉行。LAMOST“小系統”包括壹個直徑為3米的鏡子、250根光纖和壹個分光計,以及LAMOST的完整機架、跟蹤和控制系統。中科院基礎局組織了天文學、天文儀器、光學、精密機械、電子學、管理科學等領域的20多位著名專家學者對LAMOST的“小系統”進行了綜合評價。6月18日和6月28日,檢測專家組在興隆觀測基地進行了現場檢測和調查。驗收專家組聽取了研制報告和試驗專家組的試驗報告,並審查了相關技術資料。專家組認為:“LAMOST小系統光學質量完全達到指標要求,多目標光纖光譜系統基本達到預定目標。由望遠鏡、光纖、光譜儀和CCD相機組成的觀測系統集成良好。LAMOST小系統的研制成功,證明了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小系統的成功是項目建設的重要裏程碑,標誌著項目建設中的所有關鍵技術難點均已攻克,特別是國際領先的薄鏡和拼接鏡主動光學技術和平行可控光纖的成功,為項目建設的全面成功鋪平了道路。

2007年8月,南京天光公司訂購的1.6m箱式真空鍍膜機,通過設備調試和工藝實驗,獲得了可靠的工藝參數,並為LAMOST項目的MA和MB副鏡增加了專用工裝,順利完成了LAMOST的三個MA副鏡和壹個MB副鏡的鍍膜。經過測試,這四個分鏡的膜層質量都很優秀,膜層的機械強度和反射率都達到了設計要求。

5438年6月中旬+2007年2月,中科院上海天文臺承擔的“LAMOST天體測量支撐系統”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,為下壹步科學目標的實驗觀測奠定了基礎。天體測量支撐系統負責為LAMOST望遠鏡的運動部件提供實時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、焦平面的瞬時位置、姿態和旋轉角度參數以及各光纖單元的定位參數。由於LAMOST的大視場(20平方度)、長焦距(20米)、接收單元的離散分布和特殊的工作原理,對天體測量支撐系統提出了很高的精度要求(焦平面上允許的定位誤差為50微米)。

到2007年底,LAMOST光纖定位系統的可重復光譜光輸出平均達到97%,完成了約三分之二的光學反射鏡(施密特改正鏡24個主鏡和16個副鏡)和8臺多目標光纖光譜儀的安裝調試,確保了2008年項目的整體完成,為科學試觀測奠定了良好的基礎。

5438年6月+2008年10月,為推進LAMOST的科學研究,組織國內外天文學家申請和評估LAMOST觀測項目,優化觀測方案,國家天文臺成立了“LAMOST巡天觀測方案選擇設計委員會”。該委員會發布《LAMOST數據政策(征求意見稿)》,促進國內外天文學家利用LAMOST觀測數據進行科學研究的積極性。征求意見稿已向國內天文學界公開發布,並在LAMOST網站上公布。委員會還向國內天文臺和其他大學的天文學家發出了第1號通知,征求LAMOST的科學觀測計劃和研究課題。征集課題的截止日期為2008年4月底,第壹批觀察方案將於5月進行評審。在評估的基礎上,選擇課題,組織相應的工作組,推進LAMOST科研的全面準備。

2008年3月,LAMOST為小系統拆除了小焦面板,並安裝調試了LAMOST焦面板。為保證產品質量,工程指揮部已組織人員對中國科學技術大學研制的焦面板進行了出廠前和現場安裝後的機械加工測試和驗收。結果表明,焦面板的機械加工、安裝和調試滿足設計要求。

2008年4月4日,美國《科學》雜誌(320卷34-35頁)報道了LAMOST項目的最新進展。文章題為《中國的LAMOST正在為最後的測試做準備》,詳細介紹了LAMOST的技術創新、建造過程和近況,以及它的三個科學目標。鏈接:原文

2008年4月10,LAMOST順利完成2/3鏡面的安裝調整。16 MA副鏡(***24)和24 MB副鏡(***37)及其支持系統已在現場安裝。對24 MB副鏡的測試結果表明,80%的光能集中在壹個直徑為0.4弧秒的圓上,滿足設計技術要求。望遠鏡光學系統的成像質量達到80%,光能集中在直徑為1.2弧秒的圓上(設計指標是80%,光能集中在直徑為2.0弧秒的圓上)。測試結果充分表明,望遠鏡光學系統的成像質量優於設計指標。16光譜儀中的8臺已經完成了光學、機械和電氣調整。至此,光譜儀的研制任務已經完成了壹半,達到了預定的目標。望遠鏡的導星跟蹤綜合精度可達0.42秒,光纖定位系統的平均可重復光譜光輸出率可達97%,保證了整個系統穩定全面的光輸出,為下壹步科學目標的實驗觀測奠定了堅實的基礎。

2008年5月13日,“天體測量支撐系統在LAMOST小系統中的應用”驗收會在上海天文臺舉行。驗收組由南京光學天文儀器研究所、國家天文臺、中國科學技術大學的專家組成,南京光學天文儀器研究所所長崔研究員擔任驗收組組長。與會專家在聽取了上海天文臺天體測量研究組科研人員的總結報告後,對LAMOST項目小系統調試中天體測量支持系統的工作進行了評價。支撐系統負責為LAMOST望遠鏡各運動部件提供實時指向參數、運動參數和引導星校正,主要包括施密特校正鏡法線瞬時指向參數、焦平面瞬時位置、姿態和旋轉角度參數、各光纖單元定位參數。在LAMOST小系統調試過程中,天體測量支持系統與光學、機械、電控、光纖定位、光譜儀等分系統密切配合。在天氣條件和儀器狀態良好的情況下,望遠鏡1小時引導跟蹤綜合起伏均方差達到0″. 42,光譜有效發光率達到97%以上,可重復,為下壹步LAMOST大系統調試打下堅實基礎。驗收組認為支撐系統設計方案有效,軟硬件部分性能達到要求指標,能夠正常支撐觀測過程的實現,並在小系統整體調試中發揮重要作用,同意通過驗收。

2008年6月21日,LAMOST完成了興隆觀測站24面反射式施密特改正鏡(MA)和37面球面主鏡(MB)的安裝。這是LAMOST項目發展的壹個重要裏程碑,標誌著LAMOST項目進入了現場調試的最後階段。

2008年9月27日夜,LAMOST望遠鏡調試期間,壹次性觀測到1000多個天體的光譜。截至記者發稿時,LAMOST在每次調試觀測中已經連續獲得了1000多個、2000多個天體的光譜。用於調試觀測的天體壹般比17等亮。,光譜是在無雲觀察夜曝光5分鐘後獲得的。與迄今為止世界上只有壹次觀測才能獲得的600多個天體的光譜相比,LAMOST已經成為世界上光譜觀測率最高的望遠鏡。

2008年6月65438+10月65438+6月,LAMOST成立儀式在國家天文臺興隆觀測基地舉行。LAMOST於2008年8月底完成所有硬件安裝,並開始試觀測。望遠鏡各項指標均達到甚至超過設計要求,調試過程中壹次觀測可同時獲得3000多條天體光譜。LAMOST已成為中國最大的光學望遠鏡、世界上最大的寬視場望遠鏡、世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。它的研制成功使中國的大尺度光譜觀測處於世界領先地位。

2008年6月5438+2月15-6月5438+08,中國科學院基礎科學局和計劃財務局組織專家對LAMOST(項目的設備部分——望遠鏡和儀器)進行了現場測試。65438+2月19鑒定驗收專家組進行了過程鑒定驗收。專家組認為:LAMOST突破了光學望遠鏡無法同時擁有大口徑和大視場的難點,同時在主鏡和校正鏡上實現主動光學技術,實時調整數十面薄鏡,完美拼接成壹面;並且視場內安裝了4000根光纖,可以同時測量4000個目標的光譜。LAMOST是世界上口徑最大、視場最廣、光譜獲取率最高的大型施密特望遠鏡,被國際同行所稱道。在研制過程中,有很多技術創新,為以後大型望遠鏡的研制打下了堅實的基礎。

2009年6月4日,LAMOST在中國科學院國家天文臺興隆觀測基地成功立項。

通過國家發改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,中國科學院常務副院長、LAMOST項目建設領導小組組長白春禮主持驗收儀式。

為推進國家重大科學工程LAMOST建成後的工程調試和科學試觀測工作,2065438年5月31日,中國科學院國家天文臺正式成立了LAMOST運行發展中心(現更名為“郭守敬望遠鏡運行發展中心”,以下簡稱中心),下設辦公室、觀測運行部、技術維護發展部和巡天數據部。任命為主任,趙永恒為常務副主任,崔為總工程師,儲耀權和為副主任。

2010 12 15,郭守敬望遠鏡運營發展中心進行郭守敬望遠鏡鍍膜儀興隆現場安裝調試驗收。LAMOST塗布機包括1.6m箱式塗布機和1.4m專用塗布機,由易貝創新真空技術有限公司生產..兩臺設備分別於2008年6月和2009年3月在生產現場驗收。截止到2010,12,31,技術維護開發部光學維護組完成了5個MA副鏡的鍍膜工作。經測試,塗層的鏡面反射率達到92%,比塗覆前提高了約10%。

2010 12 17至18,郭守敬望遠鏡(LAMOST)軟件國際評測會在國家天文臺舉行。評估會的成功召開是郭守敬望遠鏡(LAMOST)開展正式巡天工作前的重要環節,為巡天所需的星表編制、觀測控制和數據處理提供了軟件保障。

為了更好地為LAMOST觀測提供天文氣象環境信息,LAMOST環境監測室的儀器於2011年5月底安裝調試完畢,並投入使用。

2011年5月,LAMOST光纖定位改進取得重要進展。90%的光纖定位精度在1弧秒以內,LAMOST整體光效率在藍端約為5%,在紅端約為10%,基本滿足光譜巡天觀測要求。