日前，墨子巡天望遠鏡成功發布仙女座星系圖片，在網絡上引發了廣泛關注。在驚嘆宇宙之美的同時，也有不少人好奇，像墨子巡天望遠鏡這樣的時域巡天望遠鏡是怎麼給星空“拍照”的？它與現有的時域巡天項目相比有何不同？帶著這些問題，記者採訪了相關專家，探究時域巡天望遠鏡給星空“拍照”的奧秘。

大視場、高像質增強時域巡天能力

墨子巡天望遠鏡的主要任務之一是進行時域巡天觀測。“巡天”是指對所有可觀測的天區分塊逐個進行觀測，“時域”的意思是通過重復觀測同一天區或目標的方法監測天體亮度或其位置隨時間的變化。

那麼，墨子巡天望遠鏡觀測天體的原理是什麼？中國科學技術大學天文學系副主任范璐璐在接受科技日報記者採訪時介紹，墨子巡天望遠鏡是一台光學望遠鏡，具有視場大、像質高的特點。它能快速、反復地給大面積天區范圍內的暗弱天體“拍照”，並利用重復拍攝的照片形成天體亮度或位置變化的動態圖，搜尋宇宙中動態變化的天文事件。

范璐璐介紹，作為一台主焦式望遠鏡，墨子巡天望遠鏡就像一個在焦點上倒扣了一台單反相機的主反射鏡。隻不過，單反相機直接接收平行光，而墨子巡天望遠鏡的主焦裝置收集的是來自主反射鏡的光。據介紹，墨子巡天望遠鏡使用一個反射鏡和一組透鏡組成一個近似固定焦距的“相機”。這組透鏡包括5塊改正鏡和2塊大氣色散改正鏡。其中5塊改正鏡的作用是改正各種類型的光學像差，在3度大視場范圍內保証天體圖像像質優良﹔大氣色散改正鏡可用於糾正大氣折射導致的色散效應。

“墨子巡天望遠鏡的視場大小約為6.5平方度。”范璐璐解釋道，“換句話說，墨子巡天望遠鏡拍一幅圖，覆蓋天空的面積有33個滿月那麼大。如果隻使用一片濾光片，墨子巡天望遠鏡隻需3個夜晚，觀測的天區就可以覆蓋整個北天球。”

此外，根據研究的動態事件的不同，巡天望遠鏡的拍攝頻次也不相同。范璐璐表示，目前，墨子巡天望遠鏡有兩套巡天計劃。一套計劃巡天面積較小（幾百平方度）、頻次較高（每晚同一天區觀測多次）並且曝光時間較長（曝光90秒），旨在搜尋快速變化的動態事件﹔另一套計劃巡天面積較大（數千平方度）、頻次較低（每周同一天區觀測多次），曝光時間適中（曝光30秒）。

高海拔台址、特殊光學設計提高靈敏度

與其他光學望遠鏡相比，墨子巡天望遠鏡有哪些特點？墨子巡天望遠鏡副總設計師、大視場巡天科學研究團組首席研究員鄭憲忠在接受科技日報記者採訪時介紹，墨子巡天望遠鏡具備強大巡天能力，能夠獲得大量圖像觀測數據。利用這些數據，科學家能開展多方面的天文學研究，產出科學成果。比如，它可對天空進行重復掃描觀測，通過對比圖像，探測在天球上移動的太陽系天體，並能發現亮度變化的天體和類似超新星這樣的爆發事件。此外，墨子巡天望遠鏡還可通過疊加持續積累的觀測數據提升觀測的深度，使科學家能看到更遠、更暗的天體，深入認識銀河系和近鄰宇宙的結構。

范璐璐也表示，墨子巡天望遠鏡使用了國際先進的主焦系統光學設計。它的相機採用9片9K×9K像素的科學級CCD（即電荷耦合器件）拼接而成，其科學成像總像素達7.6億。相機同時集成了波前傳感CCD和導星CCD，是國內首次實現大靶面高精度拼接的“三合一”主焦相機。

此外，范璐璐介紹，與其他時域巡天項目相比，墨子巡天望遠鏡具有多個方面的優勢。首先，相比於之前的時域巡天望遠鏡——美國茲維基瞬變源探測設施，墨子巡天望遠鏡的主鏡口徑更大，相同曝光時間下具有更高的靈敏度，這不僅能使它夠探測到更暗弱的動態事件，也有利於其更早地捕捉到動態事件，研究動態事件的早期變化，及時開展后隨觀測。其次，墨子巡天望遠鏡台址位於我國青海省海西州冷湖鎮賽什騰山天文台址C點，海拔4200米左右，觀測條件好，光污染極低，視寧度好。

“另外，得益於高海拔台址和特殊的光學設計，墨子巡天望遠鏡的紫外u波段靈敏度高，而現有的ZTF巡天沒有紫外u波段。”范璐璐坦言，“高能動態事件在紫外波段的變化更為顯著。墨子巡天望遠鏡將開展北半球獨特的紫外u波段時域巡天，這有利於科學家更深入地研究這些事件。”

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