北半球巡天能力最强光学望远镜将诞生！我国WFST项目开工本文转自【科技日报】；拟投

本文转自【科技日报】；
拟投资2亿元的天文望远镜项目，近日在青海省冷湖观测基地举行了奠基仪式。
这是一台2.5米口径光学望远镜，名为中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台大视场巡天望远镜（Wide-FieldSurveyTelescope,简缩为WFST），由中国天文学家自主建造的科学装置。 5月11日， WFST基建项目在冷湖正式开工。
对中国科学院紫金山天文台研究员郑宪忠来说，这是值得纪念的一天。因为，距离WFST项目提出已将近10年。他从项目酝酿之初就开始参与，现为WFST副总设计师。
这个用了近10年才开始破土动工的科学装置，会带来什么惊喜？

文章图片
三大核心科学目标
美国也有一个口径2.5米的透镜望远镜——斯隆望远镜（SDSS），和WFST一样，都是在焦面上覆盖CCD探测器。
“斯隆望远镜兼具光谱观测和图像观测能力，而WFST只进行图像观测，在光谱观测上没有太多优势。 ”郑宪忠告诉科技日报采访人员， “但是， WFST的CCD探测器覆盖面积更广，图像观测能力是斯隆的5倍。因此，我们能开展深度时域巡天，就像给天空拍电影一样。 ”
另外， WFST集光效率更高，像质优于斯隆望远镜。斯隆望远镜首光时间是1998年，相比之下，更年轻的WFST使用了更先进的技术，比如采用国际先进的主焦光学系统设计。郑宪忠表示， WFST建成后将成为北半球巡天能力最强的光学望远镜。

文章图片
据介绍， WFST有三大核心科学目标。
第一个是进行大规模时域巡天。时域天文学是研究天体性质随时间改变的规律，一般的研究目标包括引力波事件电磁对应体、超新星、潮汐瓦解事件等暂现源，和变星、耀发星、耀变体及活动星系核等光变天体。
通过时域天文学研究，可以监测宇宙中很多未知事件，比如理论上预测到但还没有观测确认到的现象，或发现一些从未被理论预知过的新现象。
“2.5米大视场巡天望远镜，在天文学上的魅力就在于发现可以开辟新研究方向的未知事件和现象。长期监测广袤的宇宙，便得以窥探宇宙深处的秘密。 ”郑宪忠说。
第二个是搜寻外太阳系的天体，比如柯伊伯带的天体。郑宪忠介绍，相比较水星、金星等，外太阳系的天体距离太阳较远，比较暗弱且移动缓慢，通过多次重复观测， WFST可以对外太阳系的天体进行一次普查。
第三个是在银河系结构和近场宇宙学研究领域取得突破。针对被观测的天体， WFST可在不同波段进行上百次的观测，探测灵敏度呈数量级提升。
通俗来说， WFST可以“盯着”一块天区，进行多次曝光拍照监测，图像叠加后能探测到更远、更暗的星体，并对这些星体的空间分布和组成进行精细的刻画。
比如，研究被捕捉而掉落进银河系的行星卫星星系及其星流，从而对银河系形成历史有更深入了解，或是通过精微细致的观测图像研究近邻宇宙的结构。
我国自主设计研发
采访人员了解到， WFST望远镜项目分为望远镜本体、主焦相机、望远镜圆顶台址和数据存储分析四大分系统。
郑宪忠告诉采访人员， WFST的设计制造大部分采用国产部件。 “随着我国工业制造能力提升，国内高精尖设备研发制造能力提升很快。比如， WFST的光学设计由我们自主完成，主镜本体和主焦相机就由国内单位自主加工建造。 ”

文章图片
不过，有些关键部件还需要进口，包括望远镜本体中使用的微晶玻璃材料，以及主焦相机上使用的CCD探测器芯片。
微晶玻璃刚度高、绝缘性能优良、介电常数稳定，关键是热膨胀系数极小，且耐化学腐蚀、耐磨、耐高温。
微晶玻璃煅烧难度大， WFST使用的微晶玻璃从德国进口。
CCD探测器芯片每块边长略大于9厘米，看起来与人的手掌大小差不多。 WFST会在CCD探测器上拼接使用9块（3×3）芯片。
郑宪忠说，手机上使用的CMOS芯片能达到千万级别的像素就已很厉害。而CCD探测器芯片的单片像素为8500万，所以， WFST单幅曝光图像就能达到7亿多像素。相比常用单反相机， WFST可以说是一个超级相机。
“但我们自己造不了科学级CCD探测器芯片。 WFST是从半导体制造公司Teledynee2v采购的。每一块芯片的进口价约180万元人民币。 ”郑宪忠告诉科技日报采访人员。