當課本里的公式化作星辰軌跡，實驗室的儀器和裝置便是叩問未知的鑰匙。北京市科協推出“器以載道”專欄，以光學、力學、化學、生物學為經緯，系統梳理那些改寫學科版圖的經典儀器和科學裝置。它們既是丈量微觀世界的標尺，更是人類思維進化的里程碑。讓我們共同見證儀器革新如何叩開科技之門，見證儀器與科技發展如何綻放思想的光芒。

在浩瀚的宇宙中

人類對星空的探索從未停歇

郭守敬望遠鏡

不僅是中國天文觀測的“國之重器”

更是全球首個

實現大口徑與大視場融合的光學望遠鏡

用獨特的“眼睛”重新定義了

人類觀測宇宙的方式

郭守敬望遠鏡（LAMOST，大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡）是一架新類型的大視場兼備大口徑望遠鏡，即“王-蘇反射施密特望遠鏡”，其以元代天文學家郭守敬命名，于2008年在國家天文臺興隆觀測基地落成并投入觀測，2012年正式進入科學巡天階段。

郭守敬望遠鏡由三個核心部件組成(如上圖所示)：主動非球面施密特改正鏡(Ma)、球面主鏡(Mb)以及兩者之間的焦面系統。施密特改正鏡Ma可以跟蹤天體的運動，將天體的光反射到固定在地基上的球面主鏡Mb，再經主鏡反射后成像在焦面上。這里的施密特改正鏡Ma和球面主鏡Mb分別由24塊對角徑1.1米的可變形的六角形平面子鏡和37塊對角徑1.1米的不可變形的六角形球面子鏡拼接而成。

技術特性：大口徑與大視場的融合

20世紀90年代，傳統光學望遠鏡通常面臨“大口徑”與“大視場”難以兼顧的矛盾：大口徑可提高單目標觀測精度，但視場較小；大視場雖能覆蓋更多天體，卻受限于集光能力。王綬琯等科學家提出創新設計，巧妙運用主動光學技術，通過4000余塊獨立控制的鏡面單元，在觀測過程中動態調整主鏡形狀，有效口徑在3.6米至4.9米之間變化，視場(FOV)達5°，一次觀測可以覆蓋天空中約20平方度的天區面積。其焦面配有4000根光纖和光纖定位單元，光纖末端連接到16臺光譜儀，最多可以同時記錄4000個天體的光譜。

科學效能：光譜觀測的規模化突破

天體光譜是解析恒星成分、運動速度及宇宙距離的關鍵依據。郭守敬望遠鏡可精準對準視場內的目標天體，同步獲取高分辨率光譜。這一特性使其在銀河系研究中表現突出：通過對恒星化學豐度與運動軌跡的分析，科學家得以追溯銀河系不同結構的形成歷史，例如揭示旋臂結構、暗物質分布等特征。此外，在宇宙學領域，該望遠鏡為星系演化、大尺度結構測量等課題提供了海量基礎數據，有效支持了暗能量性質研究等前沿課題。

國際合作：開放共享的科學平臺

郭守敬望遠鏡積極參與國際合作，與多個國家和地區的天文機構開展聯合研究項目，共享數據資源和觀測設施，提升了中國在國際天文學領域的影響力和話語權。

基于郭守敬望遠鏡海量的巡天數據，天文學家構建世界上第一個億星級消光數據庫，發布首幅覆蓋全天的銀河系三維塵埃消光特性圖，并首次實現銀河系三維塵埃分布與消光曲線的同步測繪。這項重要天文學研究成果，由德國馬克斯·普朗克研究所的中國博士研究生張翔宇與其導師格雷戈里·格林（Gregory Green）博士合作完成，相關論文北京時間2025年3月14日凌晨在國際知名學術期刊《科學》以封面文章形式在線發表。

成果豐碩：天文學的新篇章

光譜數據庫：截至2024年3月，郭守敬望遠鏡發布光譜數達到2512萬余條，仍然是世界上唯一一個發布光譜數達到千萬量級的光譜巡天項目，為天文學研究提供了海量數據支持，其數據已被用于銀河系結構、恒星物理、黑洞搜尋等眾多領域。

特殊恒星發現：2018年發現鋰含量為太陽3000倍的超富鋰恒星；2022年一次性識別9顆超富鋰矮星，其中一顆鋰含量達太陽含量的31倍。

黑洞探測：2019年，中國科學家利用郭守敬望遠鏡發現了一個70倍太陽質量的恒星級黑洞——LB-1，遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞的認知，開辟了一條利用巡天優勢尋找黑洞的新路。

恒星初始質量函數：2023年研究發現，恒星初始質量分布隨金屬豐度與年齡變化，顛覆了該函數“普適不變”的傳統假設，影響星系演化與暗物質研究。

郭守敬望遠鏡是中國自主創新的大型光學天文望遠鏡，它以高效的觀測能力和扎實的科學數據，持續推動人類對宇宙的認知。隨著技術的不斷完善和數據的積累，這臺先進之眼將繼續在宇宙探索中發揮重要作用，為天文學研究開啟新的篇章。

制作：北京市科協融媒體中心

來源: 北京市科協融媒體中心