大口径主动光学实验望远镜装置

“大口径主动光学实验望远镜装置”即实现在一块大镜面上同时应用薄镜面（可变形镜面）主动光学技术和拼接镜面主动光学技术装置。

主动光学技术

天文学追求探测更加遥远、更加暗弱的天体，因此需要研制口径更大，成像质量更高的望远镜，主动光学技术则有助于实现这一目标。主动光学技术是一门包括光学、力学、计算机技术、自动控制、精密机械等多专业的综合技术，国家重大科学工程项目——大天区面积多目标光纤光谱望远镜（英文简称LAMOST）的主要关键技术之一就是“大口径主动光学实验望远镜装置”。

LAMOST的光学系统

LAMOST的光学系统是由两块拼接镜面，即反射施密特改正板MA和球面主镜MB加上焦面构成。MA和MB分别由24块子镜和37块子镜构成。在跟踪观测过程中，MA的面形要随着时间而改变。虽然关于薄镜面（可变形镜面）主动光学技术早已取得室内实验的成功，但考虑到在室外及实际应用中将还会面临诸多难题，如：各子镜的镜面口径、径厚比、镜面形状、力促动器的面密度、主动校正范围等都有所不同；LAMOST中光路长达60米（光轴长40米），在这么长的光路上

如何消除气流扰动对成像的影响；如何主动校正在跟踪天体的过程中各子镜的重力变形；子镜支撑、力促动器、跟踪控制等多方面还需在逼近实际工作的条件下进一步优化，1998年，以崔向群研究员和苏定强院士为首的研究团组开始进行LAMOST的1:1的子单元的、可以模拟不同子镜的、可以实时跟踪观测天体的“大口径主动光学实验望远镜装置”项目的研究。

“大口径主动光学实验望远镜装置”项目

“大口径主动光学实验望远镜装置”项目组成功地研制出一架采用主动光学技术的施密特改正板为六角形（对角径1.1米）薄镜面的反射施密特望远镜，该实验望远镜是由一块很薄的六角形施密特改正镜（板）A及其主动支撑系统和摩擦驱动地平式跟踪机架、一块六角形球面主镜B及其支撑系统，和焦面及Shack-Hartmann波前检测器构成。它是国际上第一架用主动反射施密特改正板的望远镜，也是我国目前已研制成功的最大的施密特望远镜，同时是世界上第一个用六角形镜面作主动校正镜的薄镜面主动光学系统。该实验望远镜不仅实现了在每次观测过程中实时主动光学的闭环控制，还实现了3小时左右主动光学的开环控制，在国际上首先在观测跟踪天体的过程中实时地根据理论计算用主动光学开环控制的技术在薄镜面上产生离轴非球面，以补偿实验系统的离轴光学系统的不断变化的像差，获得用传统方法不能实现的光学系统，在包括大气视宁度即大气扰动的情况下，望远镜观测天体的成像质量达到80%能量的直径小于1.6角秒。这些技术指标均达到了国际领先水平，且研制的地平式机架的摩擦驱动跟踪系统也达到国内领先水平。

“大口径主动光学实验望远镜装置”项目技术难度很大，却能在多项技术上取得重大突破，具有多个首创性，它的成功是南京天光所的天文光学技术专家、精密机械专家和自动控制专家们共同用智慧、心血与汗水创造的，完全是我国自主创新的成果。其研究和发展的主动光学技术不仅可用于实时校正望远镜的重力变形和热变形，还可获得传统的方法不能实现的光学系统，已成功应用于我国自主创新的LAMOST类型望远镜上，为LAMOST在每块子镜上实时产生偏轴非球面，为实现拼接镜面主动光学技术和薄镜面主动光学技术迈出了决定性的一步，解决了大口径的大视场望远镜的技术难题，属于国际首创。同时，为我国自行研制30－100米光学/红外巨型望远镜打下了坚实的基础，为开创天文光学中大口径、大视场观测的新局面做出了重要贡献。

“大口径主动光学实验望远镜装置”由南京天光所研制，荣获2006年度国家科学技术进步二等奖。

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