“观天神器”LAMOST：从追赶到突破，多项关键技术实现国产化研制

说到观测宇宙，少不了天文望远镜的帮助。说到天文望远镜，不得不提的是这个“观天神器”——郭守敬望远镜（LAMOST，大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜）。

新民晚报记者了解到，LAMOST数据助力全球天文学家在银河系形成与演化，致密天体及系外行星等前瞻科学领域取得了一系列突破性进展。过去一年间，依托LAMOST数据共发表论文417篇，其中《科学》封面文章1篇，《自然》子刊9篇，《科学》子刊1篇。再创历史新高。LAMOST科学产出正处于高产期，持续为人类探索宇宙贡献中国力量。

随着国际上新光谱巡天项目的建成和新技术的发展， LAMOST团队集中攻关，在新形势下持续挖掘LAMOST大规模巡天潜力，不断突破新的技术瓶颈，让多项关键技术从 “依赖进口”变为 “中国自主”。

大设施的核心部件实现“中国制造”

天文观测需要一种特殊的“信号导线”——特种宽谱光纤。这种光纤对光谱透过率、稳定性要求极高，LAMOST焦面配备了4000个光纤定位单元，对应4000束特种宽谱光纤，这些光纤从焦面连接至光谱仪，承担了望远镜光信号传输的重要任务。

这样的设计使得LAMOST可以同时获取4000个不同天体，这是实现大规模光谱巡天的关键。然而，这种特种宽谱光纤作为望远镜的核心部件此前长期被国外垄断。在LAMOST技术革新的推动下，LAMOST团队率先与国内光纤龙头企业长飞光纤光缆股份有限公司合作，以LAMOST作为中试平台，联合研发出适合光学望远镜使用的国产天文特种宽谱光纤，目前已完成实验室测试和望远镜现场初步测试，将量产并投入使用，让大设施的核心部件实现“中国制造”。

国产化光纤样品（加了保护套管）

LAMOST首次实现了天文特种宽谱光纤的国产化攻关，填补了相关领域的技术空白。目前国内多家望远镜已跟进这一成果，陆续与长飞展开合作。随着合作推进，国产天文特种宽谱光纤的应用范围将持续扩大，未来有望在国内天文领域普及，并进一步走向国际市场。

从开环到闭环的技术突破

近年来，国际上最新的大规模光纤光谱巡天都采用了闭环的检测系统来实现对光纤的实时控制，相比之前的开环检测系统，闭环检测系统不仅提升了光纤运行的稳定性，而且提高了光纤定位精度和望远镜巡天效率。在国际竞争下，LAMOST光纤定位检测系统也实现了从开环到闭环的技术突破。

新的光纤定位闭环检测系统可以在平均8分44秒内将97.7%以上的光纤定位在0.4角秒之内——相当于实现了在20米外可以控制LAMOST光纤单元走到大约2/3头发丝粗细的范围之内（人类发丝的粗细约为60微米），大大提升了光纤定位的精度。与之前的光纤定位开环检测系统相比，系统的平均效率提升了20%左右。

光纤检测相机在主镜MB周围的安装位置（左）及对应相机在焦面上覆盖的区域分布（右）

性能指标满足技术要求

LAMOST首创的既拼接又变形的新型主动光学技术是LAMOST最关键的核心技术，是望远镜光学性能、巡天顺利进行和科学成果产出的重要保障。在LAMOST主动光学系统的诸多核心器件中，波前传感器、力促动器和镜面支撑等技术都已基本实现了国产化，然而LAMOST位移促动器却一直依赖进口，且面临性价比降低、超寿命使用、维护维修滞后等各种问题。LAMOST的大镜面是由许多小镜面拼接而成，需要大量高精度的位移促动器。因此，为保障望远镜稳定安全运行，实现位移促动器国产化研制是LAMOST近年来亟需攻克的一项技术难关。

LAMOST团队多年来的潜心研究和迭代研制，建成了位移促动器研制和测试平台，实现了位移促动器的国产化研制，性能指标满足LAMOST技术要求，且处于国际前沿水平。 这标志着LAMOST主动光学核心技术水平的阶段性提高，进一步提升了望远镜的巡天性能和观测效率。

自主研制的LAMOST位移促动器

新民晚报记者获悉，在LAMOST稳定运行和技术迭代进程中，多项关键技术已实现从 “追赶”到“突破”的跨越，实现国产化研制。LAMOST的技术突破并非局限于天文领域，更具有深远的战略价值。它不仅验证了中国在主动光学系统、光纤定位控制系统等领域的自主研发能力，还带动了国内高精度光学元件、精密机械制造、自主软件算法等相关产业链的发展，形成了“技术突破—产业联动—能力提升”的良性循环，为中国科技自立自强在基础研究装备领域树立了典范，也为后续更大口径、更高性能天文望远镜的研制积累了宝贵经验。

原标题：《“观天神器”LAMOST：从追赶到突破，多项关键技术实现国产化研制》

栏目编辑：陆梓华 题图来源：东方IC 图片来源：国家天文台

来源：作者：新民晚报 郜阳