核心提示
6月4日，国家重大科学工程—大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜—LAMOST项目在中国科学院国家天文台兴隆观测基地通过国家竣工验收。
作为我国最大的光学望远镜、国际上最大口径的大视场望远镜、国际上光谱获取率最高的望远镜，一次观测最多可同时获得4000个天体光谱。LAMOST构造有何奇巧之处，过人的“本领”又是如何施展的？
6月8日，在工作人员的带领下，本报记者走进了LAMOST长约40米的镜筒里，一探究竟。
1
体量庞大
最高处超过15层楼，走近者有“盲人摸象”之感
6月8日，当笔者乘车来到中科院国家天文台兴隆观测基地LAMOST望远镜下开始参观时，发现它的外貌就是一座漂亮的有穹顶的白色宫殿。
“LAMOST最高处超过15层楼，它的体量之大让任何走近者都会有一种‘盲人摸象’的感觉。”此行的“向导”之一、中科院南京天文光学技术研究所年轻的工程师李烨平的话引起我们的共鸣。
只有站在临近的山头眺望，才能窥见LAMOST的真颜———高大的建筑、奇特的造型、漂亮的穹顶。
这个由三部分构成的建筑，面南背北，坐落在兴隆县燕山山脉深处、群山峻岭之间的一座海拔900米的山头上，从而显得这个造型奇特的“大个子”身形更加巍峨。难怪世界顶级学术期刊《科学》将之喻为“充满未来派风格的导弹发射井”。
“在这里换好鞋套，我们马上就要进入LAMOST望远镜的镜筒，要格外注意卫生。”在位于整个建筑一层的电梯前，李烨平的话使我们感觉自己仿佛变成了将要进入铁扇公主肚子里的孙悟空，对接下来的参观感觉新鲜而刺激。
事实上，芝加哥大学的天文学家唐纳德·约克初见到LAMOST时，也和我们一样“大惊小怪”———“说实话我很震惊。”这位见多识广的天文学家说。
而在这天下午参观的过程中，唐纳德·约克的这句话几乎成了我们的口头禅。
2
眼大视力好
重30吨的“眼睛”，可观测到20.5等的暗弱天体
■一个人就可以转动LAMOST的“眼睛”
乘坐电梯到五层，穿过一道道门，走过长长的廊道，在李烨平的带领下，我们在位于整个建筑南侧的穹顶里见到了被工作人员称为“MA镜”的LAMOST望远镜反射改正镜。
“对于LAMOST来说，MA镜就仿佛它的眼睛。”李烨平告诉我们，这只眼睛越大越聚光，“视力”也就越好———可观测到的星星就越多。它可以观测到20.5等的暗弱天体，而不借助望远镜，人类肉眼的观测极限只有六七等。
因为天体在运动，所以作为“眼睛”的MA镜也是可以转动的。整个MA镜的圆形转台可做360度转动，同时镜子本身倾斜角度也可发生不到90度改变。“这样就确保将更多天空美景收入LAMOST‘眼底’。”与我们同行的中科院南京天文光学技术研究所的技术人员张依群介绍说。
“别看整个转台负重30吨，只要打开开关，一个人就可以轻松转动。”张依群告诉我们，转台转动时，要通过一个油泵将油薄而均匀地泵入转台和底座之间，使得转台“浮”于油层之上。在油的润滑下，自然可以取得“四两拨千斤”的效果。
“由于天体的运动，在我们看来是缓慢而匀速的，所以LAMOST的‘眼睛’转动也要缓慢而均匀。”在李烨平看来，要保证这么大型的设备慢而均匀的转动实在是件困难的事。
“齿轮有齿隙，哪怕是齿隙造成的轻微颤动也会影响整个观测效果。”于是LAMOSTMA镜的转动全部采用摩擦驱动。
■MA镜24面子镜能随时改变形状和位置
对于MA镜的转动来说，“眼睛”本身的构造就更加复杂而精妙。
MA这块被拼接而成的大镜子看起来就像是一个巨大的蜂巢———由24块对角边长1.1米的六边形平面镜拼接而成。
“这可不是普通的镜子。”李烨平介绍说，为了保证MA镜的面型精度，以达到衍射的极限，这些镜子都是用微晶玻璃磨制的。“可是论斤买的啊！”说到这里李烨平也不禁对其价格之高咋舌。
随着位置的转动，MA镜的每块镜子就要不断地改变形状和位置才能保证24个组成部分共同构成一块表面形状复杂的改正镜，来完成反射星光和改正像质的任务。
于是每一块平面子镜后边都安装了34个力触动器和3个位移触动器，确保24面厚25毫米的子镜根据电脑指令，随时改变自己的形状和位移。“把薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学如此完美地接合，这在世界上尚属首次。”李烨平补充说，这也是LAMOST望远镜两项关键技术之一。
那么一旦24块子镜镜面脏了，是否会影响“眼睛”的视力呢？
答案是肯定的。面对我们的疑问，张依群说，清洗MA镜要将镜子调整到与地面垂直，然后用干冰喷洗。“这样的喷洗一周要进行两次，而每年子镜都要被取下，重新镀膜一次。”否则反射力下降，LAMOST的视力就会大打折扣。
3
视神经发达
洞悉星星们的秘密，观测一次可获取4000条光谱
■通过星光，LAMOST可以了解宇宙之初的故事
LAMOST的焦面位于整个建筑中间8层。
“巨大的焦面和安装在上边的光纤以及光纤连接的16台光谱仪共同构成了LAMOST的‘视神经’。”李烨平形象地比喻说。
他告诉我们，星光照在MA镜上，反射到斜上方的球面主镜———MB镜上，再反射到“视神经”———安装有光纤的焦面上。在那里来自每颗星星的光都将被对应的一根光纤所接收，随后被导入下面连接的16台光谱仪，通过分光得到每颗星星的光谱。而星星们的秘密就藏在光谱里。
LAMOST都能窥视到星星的哪些秘密呢？
“星光是会说话的。”中科院国家天文台研究员、LAMOST望远镜的项目总经理赵永恒风趣地告诉笔者。
通过拍摄的光谱，科学家们不仅可以了解天体的化学构成，而且可以知道天体内部包括温度、密度、压力在内的物理条件，以及它们的运行速度和与地球的距离。
“星光甚至可以告诉我们宇宙形成之初的故事。”赵永恒解释说，离我们越远的天体，我们接收到它的光发出的时间就离现在越久远，从而越接近宇宙形成的时间。通过这些光所携带的信息，我们就可以了解宇宙形成之初到底发生了什么。
■LAMOST观测数据两年保护期后将全世界共享
“由于LAMOST的‘视神经’极其发达，它成了国际上光谱获取率最高的望远镜。”赵永恒不无自豪地告诉我们，目前国际上
现有的多目标、多光纤望远镜如英澳天文台的AAT望远镜一次可获取400条光谱，美国SDSS望远镜一次可获取640条光谱，而LAMOST则可以一次获取4000条光谱。
“预计LAMOST要完成它拍摄1千万条光谱的既定任务需要五至六年时间。”赵永恒告诉我们，按国际惯例这些资料在两年保护期内将由我国科学家和有关合作者使用，“两年后将全世界共享。”
■4000条机械手臂创造光纤快速定位“世界纪录”
一次获取4000条光谱，就意味着在圆形焦面上要安装4000根光纤。那么如何让这4000根光纤在短时间内对准它所需接受星光的位置呢？
据介绍，英澳天文台的AAT望远镜采用磁扣式光纤定位系统———400根光纤固定在微小的磁扣上，由机器人手臂布置磁扣，定位一次约需半小时。
美国SDSS望远镜则采用打孔式光纤定位系统———每块焦面板上根据星表数据预先打640个孔，观测前将光纤手工插入孔中。完成不同观测任务就需要制作不同的焦面板，而每次定位也需半小时。
“LAMOST创造性地使用了并行可控式光纤定位系统，而这也是它两大关键技术之一。”赵永恒告诉我们。
近距离观察焦面，我们发现整个焦面被分成了4000个光纤定位单元。每个光纤定位单元都有一只小机器手臂。“每只机器手臂都有2个步进电机，就像我们的肩关节和肘关节。”赵永恒解释说，每个机器手臂都拖动着一根光纤，而一个光纤定位单元的半径就是这只手臂的长度。计算机发出指令后，4000个手臂就会快速拖动4000根光纤到指定位置。
“焦面的每次定位不是4000根光纤时间的累加而是由4000根中最慢的那个决定。”赵永恒告诉我们，LAMOST定位一次最慢不会超过10分钟。
■MB镜由37面球面子镜组成
“MA镜、焦面和MB镜一线形成了一个与地面25度的夹角。”李烨平介绍说，“在我们现在这个位置沿着正北方向向上25度角就可以看到MB镜。”沿着李烨平所指方向我们果然看到了一面比MA镜更大的由37块六边形拼接而成的蜂窝状镜子，“MB镜位于整个建筑北侧的11层。”
我们发现MB镜除了体量更大外，37块子镜都是球面镜，正因为如此MB镜的子镜后边只有3个位移触动器，而没有安装力触动器。“换句话说就是37面MB镜子镜只要通过位移改变就可构成一块球面镜，而不用发生形状改变。”
4
“性格”敏感
杂光热源影响观测，观测基地没有一盏路灯
■观测基地内没有一盏路灯
在LAMOST镜筒内的电梯入口处，我们发现电梯指示灯被黑色的胶布粘了一层又一层。这不是有人恶作剧，而是工作人员故意为之。
“这是为了把杂光去除采取的措施。”李烨平告诉我们，LAMOST对光太敏感。所以即使是设备指示灯发出的光也会被LAMOST捕捉，从而使观测结果产生误差。
不仅如此，为了吸收微弱的杂光，LAMOST整个巨大的镜筒内壁也被刷成了黑色。
为了观测精确，观测者更是被“改造”成彻头彻尾的“夜行动物”。李烨平笑着对笔者抱怨说，因工作关系，他们不仅生活习惯要昼伏夜出，而且灯的使用也有严格要求。
只要到了晚上，观测基地内凡是开灯的房间都要拉上厚厚的窗帘，不允许有丝毫光线泄露。室外更是漆黑一片，整个兴隆观测基地内没有一盏路灯。
“那你们晚上出门怎么办？”我们不禁反问。
“用手电啊。”张依群接过了话茬，并拧亮了随身携带的手电。
尽管工作人员人手一把手电，但也有明确规定———只能往地上照，绝不许向上照。
■LAMOST也要吹“空调”
在LAMOST的镜筒里，盘旋在墙壁上的巨大管道同样引起了我们的注意。原来LAMOST很“怕”热，这是专门给它送冷气降温的。
晴朗的夜晚，如果室外温度低于镜筒内的温度，当光路打开后，就会产生气流运动，从而影响观测效果。于是在光路打开前，就要先给镜筒降温，使镜筒内的气温略低于室外温度，这样才能使观测效果更理想。
“LAMOST对热太敏感了。”李烨平告诉我们，为此观测人员没少受罪。
现在观测人员所在的操作室就设在MA镜楼下。每当冬夜，操作室里的温度仅有摄氏零下五度左右，观测人员只能多穿衣服保暖，而不能使用采暖设备。
“一旦有热气流上升，就会造成空气扰动，影响观测效果。”李烨平说。
不过很快，操作室将要搬到离LAMOST较远的建筑中，工作人员的工作环境将有较大改善。起码到了寒冷的冬夜，李烨平和同事们也能暖暖和和工作了。
当晴朗的夜晚，巨大的穹顶缓缓打开，MA镜和MB镜之间的巨大焦面门像吊桥一样放下，观测人员通过LAMOST望远镜将进入神秘的宇宙。
“那一刻，再苦再累，你都会感到这是一件无比惬意的事！”李烨平说。
