鳳凰山往事：一米R(shí)CC望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)史

從1970年代末沖破重重困難的引進(jìn)安裝，到后來(lái)自主研發(fā)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的CCD終端，這臺(tái)“國(guó)之重器”不僅打破了國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上的“禁區(qū)”，更培養(yǎng)了一代中國(guó)天文實(shí)測(cè)的中堅(jiān)力量。

/鴻基初奠：

引進(jìn)決策與設(shè)備概況

一米R(shí)CC反射式望遠(yuǎn)鏡是中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)的主要觀測(cè)設(shè)備之一，啟用于1979年，安裝于云臺(tái)昆明鳳凰山本部?jī)?nèi)（102°47′18″E，25°01′46″N，2000m），是我國(guó)當(dāng)時(shí)口徑最大、自動(dòng)化程度較高的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。在1987年我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的1.2米紅外望遠(yuǎn)鏡問世前，八年時(shí)間里是全國(guó)第一大光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。即使在兩米級(jí)望遠(yuǎn)鏡投入使用后，它依然是我國(guó)天體物理界的有力實(shí)測(cè)工具。從1985年到2000年，云臺(tái)一米鏡是整個(gè)中國(guó)科學(xué)院光學(xué)天文聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室所有望遠(yuǎn)鏡中投入產(chǎn)出比最高的望遠(yuǎn)鏡，用其觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)表的文章已有幾百篇。同時(shí)還培養(yǎng)了眾多實(shí)測(cè)人員和技術(shù)維護(hù)人員，可謂“莫道桑榆晚，為霞尚滿天”。一米鏡的建成為中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。

一米R(shí)CC反射望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)室外景。版權(quán)／王傳軍

一米鏡的光學(xué)系統(tǒng)采用通用性較強(qiáng)的RCC（Ritchey-Chrétien Cassegrain）系統(tǒng)，具有兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)：既可用卡塞格林焦點(diǎn)做照相、光譜和光電測(cè)光工作，也可對(duì)單獨(dú)目標(biāo)使用庫(kù)德（Coudé）焦點(diǎn)做高色散的光譜或光度的細(xì)致研究。根據(jù)觀測(cè)需要，可在30分鐘內(nèi)完成系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

一米鏡主鏡筒直徑為1400mm，長(zhǎng)4800mm，以極軸和緯軸的交點(diǎn)為中心運(yùn)動(dòng)。雙曲面主鏡自由口徑1016mm，相對(duì)口徑F/4，有卡塞格林和庫(kù)德焦點(diǎn)，主鏡與R-C系統(tǒng)組合成一個(gè)無(wú)彗差的成像系統(tǒng)。卡焦焦距13.3m，無(wú)暈視場(chǎng)Φ45'，該焦點(diǎn)配有照相機(jī)、通用天文光柵攝譜儀，色散由29?/mm至268?/mm。

主鏡與庫(kù)德副鏡（Φ=292mm，F(xiàn)/36，f=36.6m，無(wú)暈視場(chǎng)Φ7'）結(jié)合，便于應(yīng)用附屬儀器。配有當(dāng)時(shí)全國(guó)唯一的折軸分光儀系統(tǒng)，兩個(gè)準(zhǔn)直鏡分別與兩個(gè)尺寸的光柵配用，不同的級(jí)次和不同的照相機(jī)組合，可得到2.8?/mm-17.6?/mm的六檔色散。還配有運(yùn)動(dòng)極限保護(hù)和過載保護(hù)裝置、縮焦器、光柵攝譜儀、驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)等。而且，首次應(yīng)用了偏置導(dǎo)星、縮焦器、卡式與庫(kù)德系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、施密特-卡塞格林相機(jī)等光學(xué)裝置，過載保護(hù)、水平限位、周期誤差補(bǔ)償?shù)葯C(jī)械機(jī)構(gòu)，并/串和串/并碼轉(zhuǎn)換器、赤經(jīng)程序跟蹤、106絕對(duì)碼盤、自動(dòng)換星、大氣折射和望遠(yuǎn)鏡彎程計(jì)算機(jī)改正等電控技術(shù)。設(shè)備總重約為20噸；采用英國(guó)式基座，紡錘狀的極軸安放在南北兩個(gè)基墩上。

一米R(shí)CC反射望遠(yuǎn)鏡，啟用于1979年，是我國(guó)當(dāng)時(shí)口徑最大、自動(dòng)化程度較高的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。版權(quán)／王傳軍

1974年1月，中國(guó)科學(xué)院考慮到正在建設(shè)中的云臺(tái)具有獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)，但缺乏恒星觀測(cè)設(shè)備，為了配合大口徑望遠(yuǎn)鏡的選址、開展恒星觀測(cè)、培養(yǎng)鍛煉研究隊(duì)伍，同時(shí)也有助于國(guó)產(chǎn)天文觀測(cè)儀器技術(shù)水平的提高，隨即向原國(guó)家計(jì)委申請(qǐng)從民主德國(guó)蔡司（Zeiss）廠進(jìn)口一臺(tái)1.2米施密特望遠(yuǎn)鏡。但是由于預(yù)計(jì)的供貨時(shí)間太長(zhǎng)，南京天儀廠也難以排產(chǎn)，后改為向蔡司廠進(jìn)口一米R(shí)CC望遠(yuǎn)鏡。

經(jīng)過了五次技術(shù)交流和談判，1975年6至7月派人到蔡司廠實(shí)地考察，經(jīng)國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)，于1976年2月26日通過中國(guó)機(jī)械進(jìn)出口總公司（買方）與民主德國(guó)國(guó)營(yíng)耶拿蔡司光學(xué)精密儀器制造廠（賣方）簽訂了RCC望遠(yuǎn)鏡、通用天文光柵攝譜儀、庫(kù)德攝譜儀的采購(gòu)合同。望遠(yuǎn)鏡主體及卡塞格林附件價(jià)值總計(jì)280萬(wàn)瑞士法郎，庫(kù)德攝譜儀附件價(jià)值180萬(wàn)瑞士法郎。

/萬(wàn)里運(yùn)抵，基建備戰(zhàn)

1976年，經(jīng)云臺(tái)核心小組研究確定，將一米鏡的安裝準(zhǔn)備作為選址組（后更名為恒星室）的重點(diǎn)任務(wù)。當(dāng)年，該組接待了蔡司廠人員來(lái)昆察看望遠(yuǎn)鏡的安裝場(chǎng)地，并編寫上報(bào)了建設(shè)觀測(cè)室的設(shè)計(jì)任務(wù)書。在尚無(wú)基本設(shè)備、又無(wú)恒星工作經(jīng)驗(yàn)等困難的情況下，分頭在臺(tái)內(nèi)外有關(guān)單位學(xué)習(xí)或?qū)嵙?xí)。1977年，開始著手為檢驗(yàn)一米鏡做技術(shù)準(zhǔn)備，并建立必要的測(cè)驗(yàn)儀器。1978年，云臺(tái)成立了由臺(tái)黨委主要負(fù)責(zé)同志掛帥的一米鏡安裝準(zhǔn)備領(lǐng)導(dǎo)小組、技術(shù)人員組成的安裝隊(duì)及多個(gè)相關(guān)部門聯(lián)合組成的安全保衛(wèi)小組，為設(shè)備安裝進(jìn)行了大量技術(shù)、器材和基建方面的準(zhǔn)備工作。

資料方面，聯(lián)合多家兄弟單位，五個(gè)月內(nèi)完成了40萬(wàn)字的德、英、匈文技術(shù)資料的翻譯工作；硬件方面，以較快的速度和較好的工藝建成了望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)室、光譜房、圓頂；技術(shù)方面，安裝隊(duì)刻苦學(xué)習(xí)與安裝有關(guān)的各種業(yè)務(wù)知識(shí)，力求弄懂整機(jī)結(jié)構(gòu)和每個(gè)零件的功能，熟悉一米鏡的原理、性能和結(jié)構(gòu)等有關(guān)資料，掌握安裝、調(diào)試和檢驗(yàn)方法，在安裝工具和步驟方面做了充足細(xì)致的準(zhǔn)備，進(jìn)行了光電測(cè)光、光譜分析、照相和光電技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)培訓(xùn)，并觀測(cè)了鳳凰山大氣消光程度；安保方面，充分準(zhǔn)備了內(nèi)部治保和涉外管理等各項(xiàng)工作，對(duì)全臺(tái)進(jìn)行了外事紀(jì)律、保衛(wèi)、保密方面的教育。諸多措施為一米鏡最終的順利安裝創(chuàng)造了條件。

其中，一米鏡觀測(cè)室是國(guó)家單項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目，也是云南省保重點(diǎn)工程。由觀測(cè)室主體、儀器恒溫倉(cāng)庫(kù)、攝譜儀房、工具室和其他輔助設(shè)施建筑組成，屋頂為內(nèi)徑10米活動(dòng)圓頂，建筑面積586平方米。該觀測(cè)室的設(shè)計(jì)，不僅要能靈便地開啟圓頂天窗，還必須做到儀器周圍的熱量均勻、氣流穩(wěn)定，儀器基墩不受震動(dòng)影響，另外還要求庫(kù)德攝譜儀房溫度恒定，以保持大焦比的準(zhǔn)直鏡焦距不變和色散度的穩(wěn)定。其建設(shè)任務(wù)于1976年6月30日獲上級(jí)批復(fù)，委托院設(shè)計(jì)室進(jìn)行設(shè)計(jì)、省建工局施工，云臺(tái)于1977年12月組成土建工程領(lǐng)導(dǎo)小組。觀測(cè)室項(xiàng)目于1978年1月至12月建設(shè)完工，次年1月9日完成土建竣工驗(yàn)收。云臺(tái)按照艱苦奮斗、勤儉辦科研的精神，既滿足了儀器對(duì)環(huán)境條件的要求，又節(jié)約了國(guó)家投資，圓滿地完成了建設(shè)任務(wù)。特別是，十米活動(dòng)圓頂以云臺(tái)為主自行設(shè)計(jì)、省內(nèi)制造，并首次成功采用了噪聲小、操作簡(jiǎn)便、造價(jià)較低的摩擦傳動(dòng)裝置。

安裝現(xiàn)場(chǎng) |一米望遠(yuǎn)鏡安裝工作于1979年1月15日啟動(dòng)。中、德、匈方三方積極努力、友好合 作、克服困難，安裝進(jìn)展順利，于2月15日提前25天完成主要大件（南北軸承、軸、平衡錘、鏡筒）的吊裝工作。

/鏖戰(zhàn)鳳山：

中德合璧，攻堅(jiān)安裝

云臺(tái)人員于1977年10至11月赴蔡司廠現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收設(shè)備，檢驗(yàn)合格后設(shè)備獲準(zhǔn)出廠發(fā)貨。該批貨物合計(jì) 32 箱，1978 年 2 月自民主德國(guó)運(yùn)抵廣州黃埔港；云臺(tái)派人接運(yùn)，全部貨物于 1978 年 3 月 5 日運(yùn)抵云臺(tái)。進(jìn)庫(kù)后，云臺(tái)嚴(yán)格按照存放的技術(shù)要求進(jìn)行了庫(kù)房空氣條件控制。當(dāng)月，中德雙方就設(shè)備的安裝準(zhǔn)備工作在北京和昆明進(jìn)行了技術(shù)交流。雙方擬定了《一米望遠(yuǎn)鏡檢驗(yàn)計(jì)劃》，討論了攝譜儀等附屬設(shè)備、設(shè)備安裝日程等事項(xiàng)，察看了觀測(cè)室的施工現(xiàn)場(chǎng)，并交接了設(shè)備技術(shù)資料。

圓頂施工現(xiàn)場(chǎng)。

安裝工作于1979年1月15日啟動(dòng)。參加安裝工作的專業(yè)技術(shù)人員有德方11人、匈方7人、中方16人。在上級(jí)部門的高度重視和兄弟單位的大力支持下，雙方積極努力、友好合作、克服困難，安裝進(jìn)展順利。于2月15日提前25天完成主要大件（南北軸承、極軸、平衡錘、鏡筒）的吊裝工作，并改進(jìn)吊裝方案，節(jié)省安裝費(fèi)兩萬(wàn)余元。望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)提前8天安裝完畢，光學(xué)質(zhì)量良好、機(jī)械部分運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、控制方便靈活，于5月28日正式交付使用。庫(kù)德攝譜儀于1980年2月運(yùn)抵昆明，德方專家同月抵達(dá)進(jìn)行安裝和調(diào)試。該儀器光學(xué)部件繁多、調(diào)整時(shí)互相牽制、彼此影響，必須反復(fù)調(diào)整。調(diào)整的好壞是能否達(dá)到預(yù)期性能的關(guān)鍵。由于我方準(zhǔn)備充分，裝調(diào)進(jìn)展順利，于當(dāng)年6月中旬完成移交。

吊裝望遠(yuǎn)鏡極軸。

通過此次安裝，云臺(tái)技術(shù)隊(duì)伍貫徹了引進(jìn)與消化相結(jié)合的精神，業(yè)務(wù)水平得到了提高，掌握了整臺(tái)儀器的裝卸、使用和維修方法，出版了詳細(xì)的安裝專輯，為后期的運(yùn)維奠定了基礎(chǔ)，并積累了引進(jìn)國(guó)外設(shè)備方面的經(jīng)驗(yàn)。

/砥礪精微，運(yùn)維革新

一米鏡組全體成員深刻地認(rèn)識(shí)到肩負(fù)的責(zé)任是非同尋常的，他們努力克服經(jīng)費(fèi)缺乏、元器件緊缺等種種困難，始終認(rèn)真而辛苦地堅(jiān)守在崗位上，細(xì)心維護(hù)光機(jī)電系統(tǒng)，及時(shí)排除故障，通過一系列措施，使得望遠(yuǎn)鏡完好率穩(wěn)定地維持在98%以上，沒有發(fā)生任何重大事故，保證了觀測(cè)者的正常使用。

通過不斷摸索，一米鏡組逐步建立健全了觀測(cè)值班、資料保管、崗位責(zé)任等制度，改善觀測(cè)條件，開展專業(yè)培訓(xùn)，提高技術(shù)水平。進(jìn)行了11項(xiàng)性能實(shí)測(cè)研究，為使用者提供了可靠的性能依據(jù)。由多家單位代表組成的“一米望遠(yuǎn)鏡使用委員會(huì)”每年對(duì)一米鏡的使用、管理、維護(hù)情況進(jìn)行總結(jié)和監(jiān)督，并制訂了合理的使用規(guī)則和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

一米鏡組不僅保質(zhì)保量完成日常觀測(cè)，還自立更生開展望遠(yuǎn)鏡維護(hù)方面的技術(shù)攻關(guān)。為了替代民德原廠潤(rùn)滑油，云臺(tái)會(huì)同多家天文和化工單位，于1983年12月在云臺(tái)召開了“潤(rùn)滑油脂調(diào)研會(huì)”。通過深入的調(diào)查研究和討論，基本上解決了國(guó)產(chǎn)天文望遠(yuǎn)鏡潤(rùn)滑油脂的選用問題。

一米R(shí)CC望遠(yuǎn)鏡核心部件 |畫面中，精密的機(jī)械結(jié)構(gòu)、巨大的主鏡吊裝以及光路系統(tǒng)的組裝細(xì)節(jié)，共同定格了二十世紀(jì)七十年代末中國(guó)天文觀測(cè)設(shè)備現(xiàn)代化起步時(shí)的珍貴瞬間，展現(xiàn)了當(dāng)時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)而艱難的工程建設(shè)過程。

使用多年后，各光學(xué)鏡面被塵埃覆蓋，反射率大幅下降，直接影響了極限星等和光譜觀測(cè)。一米鏡組于1986年7月首先采用物理除塵并擦拭的方式進(jìn)行清洗，并于1991年初決定對(duì)庫(kù)德狹縫前至一米副鏡內(nèi)的各反射鏡進(jìn)行鍍膜。由于此項(xiàng)工作風(fēng)險(xiǎn)性大、技術(shù)性強(qiáng)，為此精心進(jìn)行了方案制定、夾具設(shè)計(jì)、儀器準(zhǔn)備、合同簽訂、吊車測(cè)試、安全保障等準(zhǔn)備工作。經(jīng)過一年的準(zhǔn)備，于1992年初對(duì)庫(kù)德攝譜儀進(jìn)行了首次鍍膜。由于考慮周到、準(zhǔn)備充分，該任務(wù)完成的安全、可靠，不僅使極限星等比鍍膜前提高1.28，而且還發(fā)現(xiàn)并排除了多個(gè)危及鏡面質(zhì)量和安全的隱患，也為日后的例行鍍膜和檢修積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

一米鏡全體成員的汗水浸透在每個(gè)觀測(cè)課題中，他們默默無(wú)聞地為全國(guó)天文事業(yè)奉獻(xiàn)了自己的青春，連續(xù)多年獲得了中國(guó)科學(xué)院及昆明分院“大型精密儀器管理及協(xié)作共用”獎(jiǎng)勵(lì)、云南天文臺(tái)先進(jìn)集體等榮譽(yù)。

/星火燎原：

開放共享，科學(xué)碩果

為了使一米鏡安裝后盡快投入觀測(cè)研究，早在到貨安裝之前，云臺(tái)已部署為其投入觀測(cè)后的選題進(jìn)行課題調(diào)研。根據(jù)全國(guó)和云臺(tái)恒星物理主攻方向，選定適宜一米鏡的研究課題，撰寫論證調(diào)研報(bào)告。設(shè)備安裝驗(yàn)收之后的次月，中國(guó)科學(xué)院就部署開展了該設(shè)備的統(tǒng)一使用，向國(guó)內(nèi)各天文研究和教育單位介紹一米鏡的性能并征集使用申請(qǐng)，交由多家單位組成的“一米望遠(yuǎn)鏡課題審核小組”進(jìn)行審核。平均每年安排使用的時(shí)間大約是申請(qǐng)時(shí)間的三分之一，旱季的觀測(cè)時(shí)間尤其難以滿足需求。

自1979年一米鏡正式移交投入使用以來(lái)，每年都有來(lái)自紫金山天文臺(tái)、北京天文臺(tái)、北京師范大學(xué)、上海天文臺(tái)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等各天文單位的近百名天文工作者利用該望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行照相、光譜、測(cè)光等各類觀測(cè)。年平均課題數(shù)約為50個(gè)，研究領(lǐng)域涉及恒星、變星、星團(tuán)、星系、高能致密天體、活動(dòng)星系核、太陽(yáng)系內(nèi)外行星系統(tǒng)的研究，以及高分辨率成像技術(shù)、高精度位置測(cè)量等研究，研究任務(wù)涉及國(guó)家自然科學(xué)基金、攀登計(jì)劃、國(guó)家973項(xiàng)目、院創(chuàng)新工程課題及云南省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目。

使用該設(shè)備的觀測(cè)資料和科研成果大量發(fā)表于各種科學(xué)期刊上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在一米鏡公用的前十年，使用其觀測(cè)資料或終端研制等所發(fā)表的文章總數(shù)為161篇，其中外刊32篇、國(guó)內(nèi)一級(jí)刊物65篇。需要特別指出的是，在世界上享有盛譽(yù)的Astrophysics Journal、Astronomy、Astronomy & Astrophysics雜志過去幾乎沒有中國(guó)人用自己儀器觀測(cè)所發(fā)表的研究文章，這個(gè)禁區(qū)被一米望遠(yuǎn)鏡打破了。這些文章和成果中，有一項(xiàng)獲得院重大科技成果一等獎(jiǎng)（合作研究），三項(xiàng)獲得二等獎(jiǎng)，還獲得了幾個(gè)院三等獎(jiǎng)和省市的獎(jiǎng)。有些成果在國(guó)際上有較大影響，受到國(guó)外同行多次引用、評(píng)價(jià)，不少數(shù)據(jù)編入國(guó)際上通用的星表。直至設(shè)備啟用20多年后，仍有持續(xù)的科學(xué)產(chǎn)出：2003至2017年間，用一米鏡數(shù)據(jù)發(fā)表的文章總共有226篇，其中SCI為180篇。

利用一米望遠(yuǎn)鏡獲得哈雷彗星1986年光譜的譜線證認(rèn)。來(lái)源／吳光節(jié)等

一米望遠(yuǎn)鏡較完善的終端設(shè)備，加上云南天文臺(tái)的低緯度、高海拔等有利的地理?xiàng)l件，也吸引了不少國(guó)際天文學(xué)家。他們有的與云臺(tái)聯(lián)合觀測(cè)，有的親自來(lái)昆明使用一米望遠(yuǎn)鏡。這對(duì)于擴(kuò)大中國(guó)天文事業(yè)的影響，進(jìn)一步加強(qiáng)和國(guó)際天文界的聯(lián)系與合作都起到了積極的作用。

/據(jù)理力爭(zhēng)，檢驗(yàn)索賠

依據(jù)1978年4月中德雙方擬定的《一米望遠(yuǎn)鏡檢驗(yàn)計(jì)劃》，雙方在移交前后對(duì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的照相極限星等、極軸擺動(dòng)、偏置導(dǎo)星等參數(shù)進(jìn)行了29項(xiàng)檢驗(yàn)，其中9項(xiàng)在我國(guó)首次進(jìn)行。絕大多數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到或超過合同約定技術(shù)指標(biāo)。但是，哈特曼光學(xué)檢驗(yàn)結(jié)果表明，光能集中度未能達(dá)到合同指標(biāo)。設(shè)備還存在自動(dòng)換星差分定位失敗、潤(rùn)滑脂熔點(diǎn)過低、卡焦攝譜儀相機(jī)焦面傾角調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確、個(gè)別電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)等問題。其中，光能集中度不達(dá)標(biāo)是主要質(zhì)量缺陷。來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn)光源在望遠(yuǎn)鏡焦平面上的成像質(zhì)量，是望遠(yuǎn)鏡光學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)。為了準(zhǔn)確測(cè)量該質(zhì)量缺陷，進(jìn)行了50余次光學(xué)質(zhì)量檢驗(yàn)，積累了大量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮了圓頂內(nèi)外氣流擾動(dòng)、望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)定性等因素的影響，還調(diào)研了大量國(guó)際上的檢驗(yàn)資料，征求了許多國(guó)內(nèi)外專家的意見，最終使用改進(jìn)的哈特曼法得出了較科學(xué)且具有充分事實(shí)依據(jù)的結(jié)論。

自1979年11月起，德方多次派技術(shù)和商務(wù)人員來(lái)昆洽商哈特曼方法檢驗(yàn)結(jié)果，并嘗試?yán)谜{(diào)整副鏡等手段來(lái)改善光學(xué)質(zhì)量，但仍未達(dá)到合同指標(biāo)。在索賠談判中，我方據(jù)理力爭(zhēng)，論證望遠(yuǎn)鏡本身結(jié)構(gòu)和制造工藝是影響圖像質(zhì)量最根本的因素，終于在1982年11月與德方達(dá)成質(zhì)量缺陷賠償協(xié)議，德方賠償一臺(tái)估值約為40萬(wàn)瑞士法郎的60cm望遠(yuǎn)鏡及照相裝置，以補(bǔ)償一米鏡質(zhì)量不合格所造成的光能損失。

/銳器開鋒：

終端研制，數(shù)字革命

一米望遠(yuǎn)鏡的原配終端都是以底片做接收器：或者用底片在卡焦或縮焦系統(tǒng)直接照相，或者用底片在分光儀上直接攝譜。為了縮短與世界先進(jìn)水平的差距，充分發(fā)揮這臺(tái)公用望遠(yuǎn)鏡的作用，云臺(tái)先后研制出紅外光度計(jì)、積分式光電光度計(jì)、CCD天文接收系統(tǒng)。這三個(gè)終端均獲得中國(guó)科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，不僅使一米望遠(yuǎn)鏡的威力大為提高，而且對(duì)全國(guó)有關(guān)終端的研制也起到推進(jìn)作用。接著又研制成功了光斑干涉儀、低色散分光儀和厚片CCD系統(tǒng)，這些儀器也屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。所有這些終端的研制都得到了全國(guó)天文學(xué)家的關(guān)心、指導(dǎo)和支持，又反過來(lái)為全國(guó)天文學(xué)家所使用。

紅外光度計(jì)。由云臺(tái)、北師大天文系等單位合作，研制成功了我國(guó)第一臺(tái)1–3μ（即J·H·K波段）紅外光度計(jì)，于1980年底投入使用。它具有在0m.1的精度內(nèi)，對(duì)全部5600個(gè)IRC源進(jìn)行觀測(cè)的能力；引進(jìn)美國(guó)InSb探測(cè)系統(tǒng)后，使其紅外探測(cè)能力達(dá)到極限星等10等。它使中國(guó)的紅外天文實(shí)測(cè)手段從無(wú)到有，這一成功激勵(lì)了中國(guó)紅外天文儀器和紅外天文學(xué)的發(fā)展。

積分式光電光度計(jì)。同一時(shí)期還成功地研制出我國(guó)第一臺(tái)利用微機(jī)作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的直流積分光電光度計(jì)，具有觀測(cè)精度高、實(shí)時(shí)監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)。1981年底開始觀測(cè)，保證了資料的準(zhǔn)確性，提高了觀測(cè)精度和工作效率。該設(shè)備具有的積分和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理功能在國(guó)內(nèi)尚屬先進(jìn)。經(jīng)過試觀測(cè)期間對(duì)精度、穩(wěn)定性、極限星等系統(tǒng)的性能檢測(cè)，證明該光度計(jì)性能較好、工作穩(wěn)定，于1983年3月通過鑒定。這在當(dāng)時(shí)是一大飛躍。

著名天文學(xué)家張鈺哲使用一米R(shí)CC望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)的場(chǎng)景 |作為中國(guó)近代天文學(xué)的奠基人之一，張鈺哲長(zhǎng)期致力于小行星、彗星的觀測(cè)和研究。圖中他正專注操作望遠(yuǎn)鏡，展現(xiàn)了老一輩科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、躬身實(shí)踐的風(fēng)范。來(lái)源／張超

CCD接收系統(tǒng)。1984年3月，由我國(guó)訪問學(xué)者在美國(guó)基特峰天文臺(tái)組裝的CCD接收系統(tǒng)運(yùn)抵昆明。云臺(tái)立即進(jìn)行硬件和軟件的檢查及安裝工作，于次月在一米鏡卡焦上進(jìn)行試觀測(cè)，使國(guó)際上二十世紀(jì)七十年代中首次用于天文的新一代探測(cè)器，在不到十年的時(shí)間內(nèi)于中國(guó)成功應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)證明，該CCD系統(tǒng)使一米鏡的極限探測(cè)能力提高了3.8個(gè)星等，相當(dāng)于使口徑擴(kuò)大了4–5倍。在昆明天光背景大約為19m/平方角秒、望遠(yuǎn)鏡五年沒有鍍膜的情況下，積分六分鐘，可清晰地使21.5m的天體成像。該接收系統(tǒng)引起了國(guó)內(nèi)天文研究技術(shù)人員及有關(guān)技術(shù)部門的關(guān)注和興趣。CCD的使用，使我國(guó)在探測(cè)器上與國(guó)際的差距大大縮小，令暗天體測(cè)光研究邁上了新的臺(tái)階，進(jìn)入了數(shù)字圖象觀測(cè)和處理的新時(shí)期。該設(shè)備很快被投入對(duì)哈雷彗星的觀測(cè)中，于1984年11月成功地獲得了國(guó)內(nèi)唯一的一組哈雷彗星長(zhǎng)狹縫照相，使我國(guó)成為最早觀測(cè)到哈雷彗星本次回歸的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一；并于1986年3月一次星等增亮達(dá)3.0等之多的大爆發(fā)中得到了6個(gè)彗星專用窄波段的光變曲線，是國(guó)際上地面觀測(cè)得到的唯一完整記錄，也已被空間飛行器觀測(cè)所證實(shí)。自此之后，又研制了第二套CCD系統(tǒng)。

全國(guó)其他望遠(yuǎn)鏡也相繼提出了研制CCD系統(tǒng)的計(jì)劃。自1987年開始，將CCD系統(tǒng)接入了攝譜儀，成為了一個(gè)完整的高效率的數(shù)字式分光觀測(cè)系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)的先進(jìn)性，自其于1991年列入開放實(shí)驗(yàn)室的開放終端以來(lái)，吸引了不少國(guó)內(nèi)外同行進(jìn)行各類天體的高色散分光觀測(cè)和研究，取得了大量高質(zhì)量的分光觀測(cè)資料和結(jié)果。

光斑干涉技術(shù)。為消除地球大氣湍流的影響，實(shí)現(xiàn)地面大口徑望遠(yuǎn)鏡的理論分辨率天文成像，云臺(tái)自1984年起開始進(jìn)行天文高分辨率成像的研究工作，研制出了我國(guó)第一臺(tái)斑點(diǎn)干涉照相機(jī)，在一米望遠(yuǎn)鏡上分別實(shí)現(xiàn)了用膠片和CCD系統(tǒng)接收天文目標(biāo)的斑點(diǎn)圖象資料。運(yùn)用斑點(diǎn)干涉術(shù)原理，用多幅短曝光的像疊加，克服大氣湍流的影響，成功地進(jìn)行了斑點(diǎn)干涉術(shù)光學(xué)方法和計(jì)算機(jī)方法處理。該技術(shù)的研制成功，使角分辨率由大氣寧?kù)o度的秒級(jí)水平提高到0.2"左右，接近望遠(yuǎn)鏡的理論分辨率0.12"，獲得了一批雙星的角距等高分辨率信息。還開展了以斑點(diǎn)掩模法為主的研究，研制了新型斑點(diǎn)像探測(cè)系統(tǒng)，并在國(guó)際上首次提出了具有物理意義的正性約束算法，使斑點(diǎn)成像的處理方法具有足夠高的信噪比，得到了高精度衍射受限分辨率像復(fù)原結(jié)果。

縮焦系統(tǒng)。在卡氏焦點(diǎn)設(shè)計(jì)和制作了可用CCD作接收器的縮焦系統(tǒng)，在縮焦準(zhǔn)直光路中加入色散棱鏡，做成一套低色散光譜儀，相當(dāng)于物端棱鏡攝譜儀，在Hγ處的色散為2500?/mm和1000?/mm，曝光500秒可測(cè)到的19.5m類星體。該儀器著重對(duì)大紅移的類星體進(jìn)行光譜證認(rèn)和研究。

厚片CCD系統(tǒng)。薄片CCD有很多優(yōu)點(diǎn)，但它用于光譜觀測(cè)時(shí)有干涉條紋影響，在高色散時(shí)更是如此。于是又進(jìn)行了我國(guó)第一套用于分光觀測(cè)的厚片CCD系統(tǒng)的研制，并于1989年底開始了試觀測(cè)，比用底片作接收器時(shí)的極限星等提高了5等。用4.1?/mm的色散，曝光60分鐘，對(duì)7.5m星的信噪比在10以上。從而使我國(guó)當(dāng)時(shí)僅有的折軸光譜儀能充分發(fā)揮作用。

—— 本文選自《中國(guó)國(guó)家天文》2026年第5期

作者簡(jiǎn)介 /

李小波，中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)人事處職員，云臺(tái)科普基地業(yè)余講解員。

文章轉(zhuǎn)載自“中國(guó)國(guó)家天文”公眾號(hào)