墨子巡天，啟動！

多年以后，當我們回顧中國現代天文學的發展史，會注意到2023年9月17日是一個有特殊意義的時間點。在這一天，一臺名為「墨子巡天望遠鏡」的2.5米口徑光學望遠鏡正式啟用，它是2008年郭守敬望遠鏡落成后，15年來中國建成并啟用的第一臺兩米級光學望遠鏡。而這臺望遠鏡落成的意義，不僅僅體現在口徑上。

墨子巡天望遠鏡外觀︱科技日報張蘊

當我們瀏覽每一篇關于墨子巡天望遠鏡啟用的新聞或微博，基本都會看到一張星系照片——這是墨子巡天望遠鏡的首光照片。

墨子巡天望遠鏡首光照片︱中國科學院

所謂首光（First light）一般指光學望遠鏡建成后初次使用時拍攝記錄的圖像，新聞中的星系照片，就是墨子巡天望遠鏡在調試運行期間拍攝的仙女座星系。距離約250萬光年的仙女座星系是銀河系周邊最重要的「鄰居」之一，在接受科技日報采訪時，墨子望遠鏡團隊成員介紹了選擇仙女座大星系作為首光照片拍攝對象的原因[1]：

仙女座星系（又稱M31）是距離銀河系最近和最大的旋渦星系，它的結構特點和金屬豐度與銀河系相近，是探索銀河系及同類星系形成與演化的理想研究對象。由于仙女座星系在天空中跨度大，已有的天文望遠鏡觀測仙女座星系費時費力，難以同時拍攝它的精準全貌及周圍環境。墨子巡天望遠鏡兼具大視場和高分辨成像能力，首光獲取了仙女座星系和其外圍區域多色圖像，揭示了仙女座星系及其周圍天體的明亮至暗弱星光分布特征，可以用于細致刻畫星系內部及星系間相互作用的動力學過程。

對于不研究天文的外行而言，可能無法立刻消化這段文字背后的諸多科研意圖，但其實我們普通人可以通過照片的拍攝范圍去直觀理解這臺墨子巡天望遠鏡的一大特點——大視場。天文觀測中我們一般使用度（°）來衡量天體在天空中的大小，例如滿月和太陽大約都是0.5°。仙女座星系作為實際大小達到20萬光年的旋渦星系，在地球的天空中也占據了不小的位置——可以達到6個滿月之多，超過3°。

3°對于口徑較大的光學望遠鏡來說是非常大的視場范圍。以中國目前口徑最大的通用光學望遠鏡——2.4米光學望遠鏡為例，其有效視場介于10′到40′[2]，和滿月的大小相當。而從墨子巡天望遠鏡的首照不難看出，望遠鏡可以將寬達6個滿月的仙女座星系輕松拿下，相當于一次拍攝了36個滿月大小的天空范圍，可以說極大提高了觀測效率。

墨子巡天望遠鏡視場與滿月的對比︱中國科學院紫金山天文臺

當然，作為一臺巡天望遠鏡，大視場是標準配置，比墨子巡天望遠鏡早一年投入使用的云南大學多通道測光巡天望遠鏡（Mephisto）也做到了1.6米口徑+2°視場[3]。

國際大型光學圖像巡天項目使用的望遠鏡與成像設備規格︱中國科大新聞網

按照望遠鏡團隊的設計預期[4]，墨子巡天望遠鏡在相同條件下的巡天深度可以在特定波段下超越現有大視場巡天項目（如ZTF）約2個星等，大大增強了尋找引力波源電磁對應體（如千新星）、高紅移超新星等天體的能力。此外望遠鏡雖然在硬件上遠不及[5]正在建造的下一代巡天望遠鏡霸主薇拉·魯賓天文臺（VRO），但兩者的地理位置使得它們在時域巡天領域構成了很好的互補關系：墨子巡天望遠鏡位于北半球中緯度地區（38°N），魯賓天文臺則位處南半球中緯度地區（30°S），同時兩者經度相差約158°。兩臺鏡子一北一南，一東一西，可為全球天文學家提供及時且全面的時域天文數據。

建設中的薇拉·魯賓天文臺︱RubinObs/NSF/AURA

未來六年墨子巡天望遠鏡的觀測時間將主要用于兩個核心項目——廣域巡天（WFS）與深度高節奏巡天（DHS），兩者占總觀測時間約90%。預計廣域巡天可以覆蓋北天球約8000平方度[6]天區，巡天深度達到25.8等，與此同時深度高節奏巡天覆蓋天赤道附近約720平方度，巡天深度比廣域巡天更近一步，達到27.3等。

左側圓頂為墨子巡天望遠鏡︱wfst.ustc.edu.cn

墨子巡天望遠鏡位處青海省海西蒙古藏族自治州茫崖市冷湖鎮賽什騰山上，這一位置是2017年我國天文學家進行天文臺址勘選時發現的，前后3年（2018~2020）的監測數據表明該選點的臺址質量可以比肩智利阿塔卡馬沙漠地區、美國的莫那卡亞和西班牙外島拉帕爾馬等中緯度一流天文臺[7]。

冷湖賽什騰山天文觀測基地總體規劃，白色箭頭處為墨子巡天望遠鏡所在位置︱參考文獻[7]

截至2023年初，已有9個項目共35臺天文望遠鏡入駐冷湖天文觀測基地[8]，墨子巡天望遠鏡是其中最早投入使用的兩米級光學望遠鏡。目前確定在冷湖建設的口徑在2米以上的光學望遠鏡還有交通大學4.4米光譜望遠鏡（JUST）[9]與6.5米寬視場光譜巡天望遠鏡（MUST）[10]，兩臺望遠鏡預計會在墨子巡天望遠鏡完成第一輪六年巡天任務前（即2029年以前）投入使用。

JUST︱上海交通大學李政道研究所

MUST︱參考文獻[10]

參考&拓展

[1]http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202309/bf64b9340e0044669640bcd8063df19d.shtml

[2]http://www.ynao.cas.cn/kyzz/2m4_telescope/

[3]http://www.mephisto.ynu.edu.cn/site/intro

[4]https://link.springer.com/article/10.1007/s11433-023-2197-5#article-info

[5]VRO的口徑為8.4米，有效視場3.5°

[6]整個天空約4.2萬平方度

[7]鄧李才,楊帆,何飛等.冷湖賽什騰山光學天文臺址勘選結果及暗夜保護[J].青?？萍?2022,29(03):46-59.

[8]https://www.haixi.gov.cn/info/1249/242550.htm

[9]https://www.chinanews.com/gn/2023/09-10/10075329.shtml

[10]Zhang, Y., Jiang, H., Shectman, S. et al. Conceptual design of the optical system of the 6.5m wide field multiplexed survey telescope with excellent image quality. PhotoniX 4, 16 (2023)