2020年4月中旬，各路媒体争相报道了一则消息：“大视场巡天望远镜（WFST）”将在青海茫崖冷湖塞什腾山兴建。
什么是巡天望远镜？巡天到底有什么用？今天我们来谈谈这个问题。
五花八门的望远镜
望远镜有许多种，中国最著名的自然是FAST，它的全称是“500米口径球面射电望远镜”（Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope）；而天文迷最熟知的望远镜自然是哈勃太空望远镜，它在距离地面538米的高度时刻凝视天空。
哈勃空间望远镜已经升空30年了
望远镜通常是通过接收电磁波来分析宇宙中电磁辐射的一系列科学设备的总称。
我们将电磁波根据它的频率与波长的不同分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波包括亚毫米波，以及波长更长的各种无线电波。到目前为止，几乎每一种射线都可以用相应的探测设备接收到，通过对这些电磁波的分析，我们可以一窥宇宙的变化，探索它的奥秘。
一般来说，接收可见光（包括一部分紫外线和红外波长光谱）的称为光学望远镜，哈勃太空望远镜就是一款典型的光学望远镜。而接收亚毫米波以至更长波长的设备，我们称之为射电望远镜，比如FAST，它们典型的形状是一些抛物面天线。
射电望远镜通常不向外发射，它只接收电磁波
在天文学家看来，天文学的研究不限于电磁辐射，他们还通过使用类似于望远镜的设备来探测宇宙中的其它信号，以获得更重要的信息。比如：宇宙射线接收器、高能中性原子仪、中微子探测设备、引力波探测设备等等。
但是，我们不能让这些昂贵的设备耗费大量时间自己去寻找目标，它们的寿命是有限的。
宇宙很浩瀚，望远镜很贵
据公开资料记载，位于贵州的FAST是目前全球口径最大、也是最灵敏的球面射电望远镜，它的建造费用为6.67亿RMB，加上其它的科学配套设施总共不到2亿美元；哈勃太空望远镜在发射升空时的成本就达47亿美元，至今它总共花了100亿美元；詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）还没上天，最初预算是16亿，但它已经耗资超过100亿美元；钱德拉X射线太空望远镜总成本超过28亿美元。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是个烧钱的无底洞
大型望远镜的成本动辄数亿美元，太空望远镜耗资更以十亿计，其平时维护的费用也所费不菲，加上它们的寿命有限，因此我们一方面要利用它们研究遥远星球，同时又用它耗费大量宝贵时间在数以亿计的繁星中寻找合适的目标，这显然是不划算的。
于是我们需要一种望远镜来充当“扫地僧”，这就是巡天望远镜。
位于智利的巡天望远镜VST
巡天望远镜，全能“扫地僧”
巡天望远镜最重要的一个功能是进行天文调查，它通常以某几个特定的角度观测夜空并连续拍摄照片，随着地球的旋转，望远镜会将夜晚的天区整个扫描一遍；当地球完成围绕太阳运转一年，望远镜就能将自己所在的一半天球的图像以及其中细微的变化通通记录下来并制成星象图。
在巡天望远镜拍摄的星象图中，绝大多数的星星都是稳定的，科学家们通常更关注那些突然的变化，这种变化被称为“瞬态天文事件”。
比如说，在两张巡天望远镜拍摄的照片中，某些亮点发生了位置上的移动；某颗星的亮度发生了改变，它比以前更亮或更暗了；某颗星的周围出现了光晕等等。这些变化发生的时间可能只有几秒钟，也可能是几天、几周甚至数年。
巡天拍摄的天区照片
巡天望远镜会忠实地记录每一张照片，并通过计算机将其与之前的照片进行比对，当发现异常信号，计算机会立刻发出报警，提醒有相关兴趣的科学家注意。
比如说，巡天望远镜拍摄到某一颗恒星的亮度每个星期会规律性地变暗。由于分辨率的关系，照片上只会显示光点的强弱，但科学家可以通过将哈勃望远镜对准这颗星星，凝视它，判断它的身边是否存在一颗未知的行星周期性地遮挡光线，深入了解这颗行星更多的信息，判断它是否可能存在生命。
宇宙中有大量行星围绕恒星运转
再例如，当计算机发现某一颗星星突然变亮，科学家就能及时将钱德拉X射线太空望远镜对准它，因为这很可能意味着捕捉到一次完美的超新星爆发；操作FAST的科学家也可以将天线的焦点对准这里，以更精确地接收来自一颗超新星更丰富的射电信息。
所有这些研究都属于“时域天文学”的范畴，它是对天文物体，特别是对太阳系以外的天体如何随时间变化的研究科学。
哈勃的超深场“凝视”
巡天望远镜还是地球的“守夜人”
巡天望远镜通常是光学望远镜，它通过可见光来记录星空的图像。
有一些望远镜用于纯科学研究的目的，比如我国最著名的郭守敬望远镜（英文简称LAMOST，即“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”），它在8年的巡天过程中记录下了北半球天区一千多万条光谱信息。这为研究星系特别是银河系的形成与演化提供了强有力的基础性科学数据。
我们的大视场巡天望远镜WFST还有一个重要任务，就是跟踪监视那些有可能威胁地球的小行星。
LAMOST对北天球的巡天“足迹”
在我们的内太阳系，行星之间并不是一无所有，恰恰相反，这里游荡着数以十万计的小型天体。其中一些天体的运行轨迹与地球轨道接近，甚至经常会穿越地球轨道，我们称之为近地小行星。
当一颗直径20米的近地小行星与地球相撞击，它产生的破坏力相当于50万吨TNT爆炸当量，这比当年美国扔到日本广岛的原子弹还要强25倍。因此尽一切可能发现这些在地球附近出没的“幽灵”、精确计算它的运行轨迹、判断它的威胁性、及时发出撞击预警，便成为巡天望远镜的重要任务之一。
巡天望远镜发现高速运动的天体
WFST的优势
据公开消息，我国的大视场巡天望远镜（WFST）已经开始了建造，其2.5米直径的主镜也已开始磨制，建成后，将成为北半球具备最高巡天能力的光学时域巡测设备。
目前在南半球已经有一组大型巡天望远镜（VST）正在服役，并且一座更大的综合巡天望远镜（LSST）正在建造中，顺利的话它将在2022年开始提供数据。LSST的主镜面直径达8.4米，投资达4.73亿美元，它无疑将成为巡天望远镜的王者。
巨大的LSST巡天望远镜3D视图
VST和LSST都设于智利的阿塔卡马沙漠，尽管濒临太平洋，但由于太平洋反气旋的存在以及山脉阻挡，这里300万年来几乎没有降雨，被称为地球的“旱极”；加之高海拨、人烟稀少、没有光污染，因此成为天文观测的圣地。
在北半球，我们建设WFST的选址也充分考虑了气候因素。塞什腾山位于青海北部，山顶海拔4571米；这里干旱无风沙，睛空天数达60%以上；除了东边的敦煌铁路和G3011高速公路外，这里方圆几十公里没有人烟；视宁度为0.7角秒的天数占监测总天数的比例超过50%。目前为止已经有30多个天文望远镜项目决定选址于此，塞什腾山未来将成为亚洲最大的天文观测基地。
WFST地理位置优越，不可多得
为了准确记录下夜空的所有信息，WFST还要有一只敏锐的“眼睛”，这就是超大的CCD传感器。WFST的CCD相机组合分辨率高达7.5亿像素，它可以每三个晚上就将整个北天球拍摄一遍。由于巡天精度高、视场大，WFST在时域天文、外太阳系天体搜寻、近地天体发现与跟踪、近场宇宙学等领域将取得突破性原创成果，同时它还可以监视所有在轨道飞行的卫星、航天器和空间碎片，这将进一步满足国家在航天安全方面的需要。
WFST的超大CCD传感器组将达7.5亿像素
本文来自投稿，不代表本人立场，如若转载，请注明出处：http://www.sosokankan.com/article/2978285.html