变倍拍照望远镜

1992年，我国一位天文学家在《自然杂志》上发表了4篇文章探讨当时天文科学的发展，在这组文章的最后一节，他对我国天文设备建设提出了几则设想。3年后，他重读这4篇文章，在手稿中写道“……觉得好像是一个跳伞者，伞已经在空中张起，眼睛盯着目的地但却还没有落到实地。像一支音乐停在接近尾声的一个休止符上。”　　这位天文学家，就是1980年当选中国科学院学部委员（院士），历任北京天文台研究员、台长、名誉台长，为天文事业整整奋斗了70年的王绶琯，而他在手稿中提到的，使这段“停在接近尾声的一个休止符上”的音乐成为一段完整乐章的办法，则是建造大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜——郭守敬望远镜（LAMOST）。　　作为我国自主创新的、世界上口径最大的大视场兼大口径及光谱获取率最高的望远镜，LAMOST与王绶琯的渊源要追溯到20世纪80年代。当时我国正值现代天文学的第二次重建，“五台四校一厂”的学科基地已经立稳脚跟；天文实测条件正从“基本为零”转变为“最最起码的水平”；一批中青年天文人才这时已崭露头角。王绶琯惊喜地发现，这样的人与物的基础，虽然还很薄弱，但只需进一步巩固、完善，便能发起一次“前哨战”，在天文“主战场”上，开拓前沿，取得突破。　　当时的天文学界存在一个困扰了研究者们多年的难题，即望远镜的大口径和大视场无法兼得。大视场是指望远镜可观测到的星空的面积足够大，这样就可以同时观测更多的星星。大口径是指望远镜镜面的直径大，这样就可以观测到足够暗的星体。　　在此前使用的三种常规光学望远镜中，折射望远镜具有较宽的视野，但它的镜片不能做大；反射式望远镜可以把镜片做大，获得大口径，但是它能够观测的范围比较小，无法获得大视场；折反射望远镜能够获得大视场，但由于它的折射镜片太复杂，无法做大，因此不能同时获得大口径。　　如何解决大口径与大视场“鱼与熊掌不可兼得”的问题？这一困惑摆在了国内外所有天文学家的面前。　　20世纪80年代的一个夜晚，在从宁波驶向舟山的船上，王绶琯与当时都还是青年科学家的陈建生院士和苏定强院士一道，讨论我国下一步的天文设备建设。他们想到，想要在我国天文学方面做“有米之炊”，是不是要考虑“做个什么东西”，解决这个“鱼与熊掌不可兼得”的问题。　　在这次被王绶琯称作“海舟夜话”的谈话结束后不久，他们便把目标定在配置多根光学纤维的“大天区面积大规模光谱”的开拓上。接着是LAMOST建设方案探讨，从陈建生主持的“150/220厘米中国施密特望远镜”的论证，到苏定强设计的“子午装置—焦面跟踪”的施密特型望远镜，再到最终LAMOST方案形成时苏定强“主动反射板”画龙点睛的一笔，LAMOST建设方案先后经过多次学术讨论，三易蓝图。　　1993年4月，以王绶琯、苏定强为首的研究集体提出LAMOST项目，并建议将其作为中国天文重大观测设备列入“九五”期间国家重大科学工程计划。　　1994年7月，两位青年科学家褚耀泉、崔向群在英国的一次国际会议上报告了LAMOST建设方案，引起了强烈反响。　　从诞生于海舟中的一个想法到国际会议上使同行们兴奋的方案，王绶琯参与见证了LAMOST的成长史。1995年，他在论文中回忆道，“LAMOST方案的思考和建构，反复历经十年。参加的同志前后近二十人，参加者从不同专业、不同研究领域出发，切磋琢磨、求同存异，蜿蜿蜒蜒把力气汇聚到了共同点。正因为参加者的出发点不同，就有了集思广益。而参加者从不同出发点走向目标，不同思想、不同方法在同时前进中磕弹转并，就有了各自的蜿蜒曲折。”　　1996年7月，国家科技领导小组决策启动国家重大科学工程计划，LAMOST列入首批启动项目；2001年8月，LAMOST项目批准开工建设，2008年8月全部项目建设任务完成；2008年10月16日在国家天文台兴隆观测基地举行LAMOST落成典礼，2009年6月LAMOST项目顺利通过国家验收。　　近年来，一系列天文学领域的新研究发现不断刷新着人们对于宇宙的认知：在银河系中发现一颗恒星级黑洞；为银河系重新画像，发现银河系比原来认识的增大了一倍；改写银河系晕的面貌，精确称量出银河系的“体重”；发现一颗目前人类已知锂元素丰度最高的恒星；通过监测恒星“心电图”发现绝大多数富锂巨星的“真身”是红团簇星；发现类太阳恒星经过氦闪普遍可以产生锂元素的机制；获取了大样本恒星年龄信息，揭示银河系“成长史”……在这些发现的背后，都少不了LAMOST的参与，它已经成为天文学家们亲密无间的“合作伙伴”。　　截至2022年9月，LAMOST已运行11年，共发布了约2000万条光谱数据。每天夜晚，LAMOST都在华北大地上仰望星空。而在浩瀚宇宙中，被命名为“王绶琯星”的小行星也正熠熠生辉。

仪器信息网讯 近日，优利德发布新品UTx318M便携型红外热成像望远镜，该产品是一款集红外热成像及远距离探测功能于一体的热成像望远镜，具有成像高清、细节清晰、轻巧便携、耐用性强、操作简单等特点。同时，它还具有概率测距、激光指示、热点追踪及电子罗盘等多项实用功能，能帮助用户快速确认目标所在位置，是户外探险、野外观瞄和搜索救援等户外体验活动时不可或缺的利器。【产品主要特点】成像清晰，400×300红外分辨率及手动调焦功能，细节提升成像清晰图像。热敏感度（NETD）＜25mK，目标更清晰，可识别多种细节。50Hz高帧频灵敏流畅，舒适高质量的移动目标检测体验、动态画面捕捉不延迟。8倍电子变倍调节，可实现1×、2×、4×、8×变倍模式选择，利于远距离观测，放大目标细节查看。IP67三防设计，利于在有粉尘环境及雨天导致机身潮湿使用时保护产品不受侵害，及两米高度跌落无影响。三种场景模式选择，观测更“专业”，包括观鸟模式（针对较小热源发现目标，能更清晰的识别被观察目标的特征）、森林模式（针对山野丛林场景凸显目标，在有树叶、灌木和草的田野环境中进行搜索和观察的最佳模式）及岩石模式（针对目标丰富场景细节更多，在晴天或城市环境中观察目标的最佳模式）。【产品优势】户外探险，突破视界的极限UTx318M不受光线条件限制，能在黑暗或昏暗的环境中准确地探测、显示并分析周围环境中的热量分布。无论是在蔓延的丛林、险峻的山脉，还是在野外露营时，它都能帮助用户发现隐藏在黑暗中的动植物、隐蔽的道路或是其他潜在危险，为户外探险开启探索未知世界的新大门。野外观瞄，捕捉瞬间的精彩UTx318M拥有400×300红外分辨率、低于25mK热灵敏度，配合50Hz高帧频，能够实现敏捷的成像反应，产生清晰、细节出色的图像，且画面无延迟、无重影。无论是观察野生动物、观赏鸟类、观看比赛还是观测自然景观，UTx318M都能准确捕捉每一个精彩细节，让用户在观瞄过程中不错过任何一个精彩瞬间。搜索救援，保障安全的得力助手当遇到人员走失的情况时，UTx318M可第一时间用于人员搜救。其2米防摔、IP65防护性能，使其能够在各种严苛、恶劣的环境中使用。即使在全黑或视线不佳的情况下，UTx318M也能够快速进行搜索并定位目标，为救援行动提供重要支援。此外，UTx318M还具有8倍电子变倍调节功能，利于远距离观测时放大目标、细节查看。它还支持超高清拍照、录像和存储，可通过外接屏幕进行视频输出，以及通过手机APP连接WiFi进行观测。无论是追求卓越成像质量的户外发烧友，还是需要应对严苛恶劣环境的搜救专业人员，或是注重坚固耐用品质的安全巡视员，UTx318M都可以全方位满足用户的需求。【产品技术指标】型号UTx318M探测器模式非制冷氧化钒语言简体中文、英文红外分辨率400×300拍照√红外响应波段8-14μm视频录像√像元尺寸12μm屏幕亮度调节√帧频50Hz电子罗盘√热灵敏度/NETD＜25mK概率测距√镜头18mm热点追踪√光圈F1.0画中画√FOV14.6°(H)×11°(V)WIFI照片下载√调焦模式手动调焦WIFI视频直播√最小对焦距离0.3M手机APPIos、Android目镜出瞳距离≥18mm视频输出Type-C接口。可将模拟信号外接到显示器屈光度调节-4D~+5D自动关机关闭、5min、15min、50min显示屏0.39“0LED电池类型8650可充电电池显示分辨率1024×768电池工作时间＞4HR色板铁红、彩虹、红热、黑热、白热工作温度-10℃~50℃数字变倍1×、2×、4×、8×存储温度-20℃~60℃图像模式PNG防护等级IP67视频格式MP4跌落2m激光指示√(Class 2激光，红色)认证RoHS，CE，UKCA，FCC存储内部储存，16GB尺寸160×71.5×38.5mm数据接口Type-C USB重量357g【产品应用】户外露营：红外夜视设备可以帮助露营者在夜间更好地观察周围环境。航海：观察地形变化，提前规划路线，判断附近岛屿是否存在潜在风险。紧急搜救：不受恶劣环境限制，远距离搜索。夜间巡逻：可辅助夜间治安巡逻判断治安环境的安全性。侦察和突袭：可记录和跟踪逃犯的热迹和动向，协助执法人员准确、快速地抓捕逃犯。

我国“硬X射线调制望远镜”在轨运行示意图。 将于2021年发射的美国“国际X射线天文台”卫星。 去年6月发射的美国“核区分光望远镜阵列”高能天文卫星。 　　新闻背景 　　日前，中国科学院院长白春礼院士表示，该院已经启动硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星、暗物质探测卫星、返回式科学试验卫星和夸父计划卫星的工程研制。其中，硬X射线探测卫星、量子科学实验卫星已进入初样研制阶段。 　　据悉，硬X射线探测卫星有可能成为我国第1颗天文卫星(即空间望远镜)于近年升空。 　　X射线天文卫星主要观测宇宙高能物理过程 　　众所周知，天文卫星相当于把天文观测台搬到太空中，所以可轻而易举地改变以往坐地观天的传统，摆脱大气层对天文观测的影响，在全频段范围内对宇宙空间进行详细的观测，对人类科学认识宇宙有革命性的推动。 　　宇宙中的万物每时每刻都在不断向空间辐射电磁波。由于各种天体的性质和特点不同，所以它们所辐射的电磁波也不同。天文卫星也叫空间望远镜，它是通过探测各种天体所辐射的不同波谱、不同强度的电磁波，对宇宙进行详细了解的。因此，目前天文卫星大多是按照所观测的宇宙中电磁波谱来分类，即分为红外天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星、γ射线天文卫星等。 　　这些天文卫星各有所长，谁也不能“一统天上”。这是因为宇宙中的天体由于温度不同而发出各种频段的电磁波，靠1颗天文卫星很难进行全频段观测。一般来说，温度越高，发出的电磁波波长越短。人类可以利用这一特性，通过观测天体发出的电磁波，来分析它们的类型和特征。在电磁波谱中，γ射线的波长最短，X射线次之，后面依次是紫外线、可见光、红外和射电波。 　　近些年，随着X射线天文卫星成果颇多，所以越来越受青睐。这种卫星也称空间高能天文卫星或空间高能望远镜，因为它们主要用于观测宇宙中的高温天体和宇宙中发生的高能物理过程。宇宙中很多极端天体物理过程，都会产生发射强烈X射线的高温气体，比如白矮星、中子星和黑洞吸积物质的过程，超新星爆发和γ射线暴的激波和喷流。高能带电粒子在磁场中的辐射以及低能光子的作用、中子星的表面和量子黑洞的蒸发也会产生丰富的X射线。 　　由于宇宙中许多天体都散发X射线，因此探测宇宙中的X射线对探索宇宙奥秘具有重要意义。但由于X射线极易被介质吸收，介质对于X射线的折射率近于1，所以在地面进行高能X射线的收集和聚焦是非常困难的事情。也就是说，因为有地球大气的阻隔，在地面上根本无法对宇宙X射线进行观测。即使在太空观测X射线，望远镜的设计也要非常讲究，不能选用折射系统，而且要使射线以掠射方式射入镜面。 　　我国首颗天文卫星将拥有最高灵敏度和最好空间分辨率 　　我国研制的首颗天文卫星——“硬X射线调制望远镜”将于近年发射。它是一颗工作于硬X射线能区(1～250千电子伏特)的空间高能天文卫星，用于完成深度巡天，可发现大量巨型黑洞、大批硬X射线天体和一系列天体高能辐射新现象，绘出高精度的硬X射线天图。该卫星具有比欧洲“国际γ射线天体物理实验台”、美国“雨燕”更强大的成像能力和独一无二的定向观测能力，能以最高灵敏度和分辨率发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和其他未知类型高能天体,并研究宇宙硬X射线背景的性质。 　　这颗天文卫星携带的低能(1～15千电子伏特)、中能(5～30千电子伏特)和高能(20～250千电子伏特)三个望远镜，都是准直型探测器,直接解调扫描数据可以实现高分辨和高灵敏度成像以及对弥散源的成像 而大面积准直探测器又能获得特定天体目标的高统计和高信噪比数据,使“硬X射线调制望远镜”既能实现大天区成像,又能通过宽波段时变和能谱观测研究天体高能过程。 　　如果及时发射，“硬X射线调制望远镜”将实现世界最高灵敏度和最好空间分辨率的硬X射线巡天，发现大批被尘埃遮挡的超大质量黑洞和未知类型天体,探测宇宙硬X射线背景辐射 将通过对黑洞和其他高能天体宽波段X射线时变和能谱的观测,研究致密天体极端物理条件下的动力学和辐射过程。 　　美欧日等X射线空间望远镜已取得一批重要观测成果 　　从1999年起，一些X射线空间望远镜开始陆续升空，大大开拓了天文学家的视野，使他们有可能了解宇宙中一些最神秘的天体。 　　1999年7月23日，美国“钱德拉”X射线空间望远镜升空。其主镜为4台套筒式掠射望远镜。该卫星在0.1～10千电子伏特之间有高的灵敏度，在宽的谱范围内具有高的谱分辨率，因此能研究极弱的X射线源。 　　1999年12月10日上天的欧洲“牛顿”X射线多镜面卫星主要用于研究1～120纳米的电磁波谱区域，覆盖了0.1～12千电子伏特的能量范围，在该卫星的10年有效寿命期内，有望收集到宇宙中30000颗星星的X射线光谱。 　　2005年7月10日，日本发射了“天体-E2”X射线天文观测卫星。该卫星覆盖的能量范围是0.4～700千电子伏特，可与美国的“钱德拉”和欧洲的“牛顿”共同观测一个天体，利用各自的特长收集资料，为国际天文研究做出贡献。 　　2012年6月13日入轨的美国“核区分光望远镜阵列”卫星，使用独特的技术对宇宙中最高能级的X射线进行观测，可观测来自天体的5～80千电子伏特之间的高能X射线，尤其是核光谱。其主要科学目标是深度探索质量超过太阳10亿倍的黑洞，并了解粒子在活动星系核中是如何被加速到光速的百分之几，以及研究超新星残骸以了解重元素如何在超新星中形成。其一个10米长的桅杆，在发射时呈折叠状态安放,入轨后大约7天内逐渐展开，以帮助探测装置准确聚焦。 　　此前发射的“钱德拉”X射线空间望远镜主要工作在低能X射线领域，而“核区分光望远镜阵列”主要工作在高能X射线领域，是第1颗专注于高能X射线的空间望远镜，其影像清晰度比观测同光谱区的其他任何望远镜都要高至少10倍，敏感度则提高至少100倍。这样的强强联合有助于回答有关宇宙的一些最基本问题。“核区分光望远镜阵列”卫星已取得一些成果，包括拍到银河系核心黑洞X射线爆发。 　　延伸阅读 　　2021年“国际X射线天文台”或将入轨 　　由于X射线空间望远镜一直持续不断地做出重大天文发现，所以世界一些国家还正研制新的空间高能天文望远镜，仅2013年就将发射3个。 　　计划2013年发射的俄罗斯的“光谱-X-γ”卫星，主要用于探测上千个星系团和星系群中的热星系际介质以及星系团之间的纤维状热气体，从而研究宇宙的结构演化。 　　印度的“天文卫星”(AstroSat)也拟于2013年入轨。它是印度首颗天文卫星，主要用于监测宇宙天体源的辐射强度变化 对X射线双星、活动星系核、超新星遗迹和恒星冕进行光谱观测 监视可能出现的瞬变源等。 　　2013年，日本将发射“天文-H”高能天文卫星,它第一次采用微量能器聚焦在0.3～12千电子伏特能区，预计该卫星将在空间高能天文领域做出大批重要的发现，对于理解宇宙的极端物理现象，尤其是强引力场和强磁场中的物理过程做出重要贡献。 　　2021年，用于取代“钱德拉”和“牛顿”的“国际X射线天文台”将入轨，它由美欧日联合研制，用于捕获宇宙边缘处黑洞周围发出的信号，并研究它们和宇宙原初星系的关系以及共同演化，了解宇宙的起源和组成，宇宙中各种元素的形成和如何通过恒星、宇宙爆发和粒子加速传播和扩散出去等。该卫星装有口径约3米和焦距12米的光学系统和6个焦平面探测器系统，所以具有前所未有的综合科学能力。其有效面积和能量分辨率将远远超越以前所有的空间高能天文卫星。 　　由此可见，X射线空间望远镜的发展方兴未艾，是空间天文学的最重要前沿领域之一。