超级军网中国“大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST)”专题
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 12:53:33
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如此大面积的反射镜的加工和拼接其实是很困难的~~~~~~~~~~~
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位于国家天文台兴隆观测站的LAMOST观测大楼
主镜镜筒内部
成像光谱仪机架，尚未安装光学镜片
主镜镜筒内部
成像光谱仪机架，尚未安装光学镜片
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望远镜控制系统
望远镜控制系统包括超低速、高精度的跟踪指向控制（其中有MA的高度角和方位角驱动，以及焦面板的像场旋转），上千个力促动器实时控制（要求响应快，精度高），实时准确的故障诊断和实时的环境监测和报警等。本控制系统的设计采用当代控制理论和技术，具有分布性、实时性、可靠性和扩展性。
焦面仪器
望远镜收集来自天体的微弱辐射，成像在焦面上，然后通过焦面仪器进行分光、探测和记录。焦面仪器是 LAMOST 直接获取天体光谱信息的部分。包括：光纤定位装置、光纤、光谱仪和探测器等几个主要部分。
以星系红移巡天为目的设计的低分辨率光谱仪采用f/4 的球面焦直镜、700线/ mm(红）和470线/mm(兰）的反射光栅、一队2048 X 2048 CCD。每台光谱仪250根光纤，分辨率约1000，通过加狭缝可以达到2000的分辨率。
望远镜圆顶结构
由于LAMOST的创新特点，其望远镜建筑不同于一般天文望远镜的圆顶。它由MA 楼、MB楼和焦面仪器楼三部分组成。 MA 的圆顶围挡为一带球冠的圆柱形，上部可向东西移开。焦面到MB 围挡为一卧式长通道，开有百叶窗。观测时圆顶应减少风对MA的影响，并时光路中温度均匀，不恶化自然的大气视宁度。
圆顶外型优化流体力学数值模拟
望远镜控制系统包括超低速、高精度的跟踪指向控制（其中有MA的高度角和方位角驱动，以及焦面板的像场旋转），上千个力促动器实时控制（要求响应快，精度高），实时准确的故障诊断和实时的环境监测和报警等。本控制系统的设计采用当代控制理论和技术，具有分布性、实时性、可靠性和扩展性。
焦面仪器
望远镜收集来自天体的微弱辐射，成像在焦面上，然后通过焦面仪器进行分光、探测和记录。焦面仪器是 LAMOST 直接获取天体光谱信息的部分。包括：光纤定位装置、光纤、光谱仪和探测器等几个主要部分。
以星系红移巡天为目的设计的低分辨率光谱仪采用f/4 的球面焦直镜、700线/ mm(红）和470线/mm(兰）的反射光栅、一队2048 X 2048 CCD。每台光谱仪250根光纤，分辨率约1000，通过加狭缝可以达到2000的分辨率。
望远镜圆顶结构
由于LAMOST的创新特点，其望远镜建筑不同于一般天文望远镜的圆顶。它由MA 楼、MB楼和焦面仪器楼三部分组成。 MA 的圆顶围挡为一带球冠的圆柱形，上部可向东西移开。焦面到MB 围挡为一卧式长通道，开有百叶窗。观测时圆顶应减少风对MA的影响，并时光路中温度均匀，不恶化自然的大气视宁度。
圆顶外型优化流体力学数值模拟
LAMOST台址——国家天文台（北京）兴隆观测站
东经：E117º34'30 "
北纬： N40º23'36”
平均海拔： 886.8m
年晴夜数：>210晚
东经：E117º34'30 "
北纬： N40º23'36”
平均海拔： 886.8m
年晴夜数：>210晚
划时代的巡天—SDSS
Wednesday, April 9th, 2008
（本文取自崔辰州发表于《天文爱好者》同名文章）
近年来在实测天文学领域“巡天”观测受到越来越高的关注。随着望远镜制造技术、探测器技术和信息技术的飞速发展，巡天观测已经成为现代天文学数据积累的最重要来源。巡天观测所产生的丰富数据不但对专业天文研究非常重要，而且还成为天文爱好者等业余群体的重要工具，比如依巴谷星表、第谷星表、哈勃空间望远镜导星星表、DSS星图的简化版RealSky星图等等。根据法国斯特拉斯堡天文数据中心的统计，天文学家最常使用的10个星表中巡天星表占9个。笔者将通过本文给大家介绍一项近年来受到全球天文界广泛关注的成果累累的巡天计划，这就是斯隆数字巡天，英文“Sloan Digital Sky Survey”，简称SDSS。
这里的斯隆指的是阿尔佛雷德·斯隆（Alfred P. Sloan）基金会。斯隆基金会是这个巡天项目的主要资助机构。斯隆本人是一位非常具有博爱精神的实业家，曾长时间担任通用汽车公司的董事长和首席执行官。1934年他创立了斯隆基金会。
SDSS是一项宏伟的巡天计划。它将对四分之一的天区进行深度的普查观测，为一亿个以上的天体测定位置和亮度，为一百万颗以上的星系和类星体测定距离。相比之下，依巴谷星表仅包含不到12万个天体，第谷星表也不过一百万多一点儿。
SDSS将通过对大量星系、类星体、恒星等天体的观测，绘制出迄今最精确的宇宙结构图，研究星系在宇宙中的分布，测定宇宙的基本特性，寻找宇宙中最遥远的天体。SDSS力图深化人类对宇宙一些基本问题的认识。关于宇宙的起源和演化，科学家有各种各样的想法和理论。SDSS的观测将可能告诉我们哪些是正确的，哪些是不正确的，我们是否需要全新的宇宙理论。
SDSS是当今最先进的巡天项目之一。它是第一个使用CCD探测器的大面积巡天项目。SDSS使用的5色测光相机由30枚CCD，按5行6列分布。产生的图像比以前利用照相技术所得的图像在灵敏度和精度上都有很大的提高。无论是图像还是星表，所有巡天数据都将以数字方式提供给科学家。巡天观测得到的数据量也是空前的，大约有15TB，即15000GB，相当于3200张DVD的容量。
SDSS是一个国际性大联合的研究项目，成员组织包括：芝加哥大学、费米实验室、约翰·霍布金斯大学、普林斯顿大学、美国海军天文台、德国马普天文研究所、德国马普天体物理研究所、日本成员组、韩国科学家团组等4个国家的十多个单位。 同时这个联合体的队伍还在不断扩大。我国的天文研究机构也有望在今年成为SDSS联合体的成员。SDSS项目的经费则由阿尔佛雷德·斯隆基金会、美国宇航局、美国国家科学基金委员会、美国能源部、日本文部省、德国马普协会和项目参与单位提供。下面笔者简要介绍一下儿SDSS的主要成员及其在项目中的贡献。
芝加哥大学：项目的管理和协调单位，负责巡天项目的建设和运行，大量参与了光谱数据处理和分析软件的开发、调试及维护。
费米国家加速器实验室：世界闻名而又令人敬畏的费米实验室在SDSS项目中发挥着重要的作用。费米实验室的科学家为SDSS提供了数据获取、数据处理、望远镜监控、光谱观测选源、运行数据库等系统设施，承担了大量的软件系统集成工作。由约翰·霍布金斯大学开发的科学数据库也安置在费米实验室。此外，费米实验室还提供了许多大型项目管理方面的经验和支持。
普林斯顿大学 ：普林斯顿大学的三大职责包括系统设计中的科学监督、5色测光照相机的详细设计和建造、测光处理软件的详细设计与开发，以及其它一些方面的贡献。
华盛顿大学 ：主要贡献是巡天望远镜、天文台内项目相关建筑、光学系统和光谱仪的部分设备，包括光谱仪中复杂的光纤光学部件和光纤板。
美国海军天文台：主要贡献在于天体测量学方面，包括从图像数据中测定天体位置的软件，优化望远镜指向与跟踪精度的工程措施等。
约翰·霍布金斯大学 ：主要负责两台多光纤光谱仪的建造，科学数据库和用户访问界面的设计。
新墨西哥州立大学 ：作为一个协作伙伴负责阿帕奇波因特天文台的日常运转。
日本成员组：包括日本国立天文台和几个大学的天文学家。他们的主要贡献是拼接式CCD测光相机的建设、光学滤光片的建造和测试、电子和机械部分。SDSS的大部分CCD是由日本方面购买的。
大量的天文学家、软件专家、工程师参与了SDSS基础设施、软件系统的建设与开发，以及项目管理和基金筹措工作。为答谢他们，SDSS赋予这些在项目的基础建设中付出过两年及以上努力的个人“SDSS建设者称号”。
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SDSS的科学
Wednesday, April 9th, 2008
SDSS的核心科学目标包括四个方面：宇宙大尺度结构、星系团、类星体和银河系。
图，比如地形图、航海图、气候图、人口分布图、矿产分布图等等，在人类文明的发展史上发挥了重大的作用。近年来，随着计算机数据采集与处理能力的提高与应用，绘图学中又增添了许多新的成员，比如基因图谱、神经网络、数字地球、数字人体等。海量数据的快速获取与处理正在改变着科学研究的面目。SDSS，就把信息技术的力量带入了宇宙志或者说宇宙结构学的研究。宇宙志，英文是“cosmography”，目的是为宇宙绘图，进而确定我们在其中的位置。
SDSS将系统的对四分之一的天区，大约一万平方度进行成像观测。为这部分的天区绘制一张“详图”，测定其中一亿多个天体的位置和亮度。同时，它将测量距离我们最近的一百万多个星系的距离，为我们展现一幅三维的宇宙图像。SDSS巡天还将记录10万颗类星体的距离，为我们了解可视宇宙边缘处的物质分布提供宝贵的资料。
对于宇宙的产生，目前最好的解释就是大爆炸理论。按照大爆炸理论，宇宙开始时充满了热而均匀的基本粒子。但是，从古到今漫长的岁月里，引力使物质汇聚形成许多高密度区域，同时也留下许多空洞。是什么触发了从均匀到结构的变化？探索今天我们所见到的宇宙结构的起源对我们了解宇宙的历史非常关键。
但路途并非平坦，我们所能看到的发光的恒星和星系只是宇宙中总物质的一小部分。“暗物质”的性质、数量和分布是当前天体物理研究的最重要最热门的领域之一。暗物质所产生的引力如何影响着可见的宇宙结构？通过精心的测定星系的位置和运动，可以研究产生引力作用的物质的分布，进而为暗物质的研究提供线索。
最精确的宇宙结构图
SDSS将绘制出一幅比以前大100倍的三维宇宙物质分布图。通过这张图我们有望了解宇宙中最大的结构有多大，是什么样子。这也将帮助我们了解是什么机制将均匀的“原始汤”变为了多洞的星系网络。
宇宙学研究的一个重要困难就是如何得到足够的信息来完成一幅全天的图像。天文学家赋予SDSS的使命是用直接和创造性的方式收集一套大而精确的数据，来回答一系列的天文问题。
SDSS将在5个颜色或者说波段上拍摄四分之一个天区的高分辨率图像。高级的图像处理系统将从这些图像中测量上亿个天体的形状、亮度、颜色。这其中有恒星、星系、类星体和其它各种天体。SDSS还将对大约一百万个星系和十万个类星体进行光谱观测，从而测定它们的距离和其它更多信息。这些数据将为天文学家提供一个关于这部分天区的相当完备的星表。
星系普查
普查，这个感念我们已经很熟悉了。我国的人口普查已经进行了五次。当前我国第一次经济普查正在如火如荼的进行。国家通过开展这些普查可以得到许多基本数据，为国家政策的制定和实施提供重要依据。
巡天就是一种对天体的普查。通过SDSS的“普查”数据我们可以了解到许多方面的情况，比如宇宙中有多少星系和类星体，它们如何分布，每个的特性如何，它们有多亮，等等。天文学家将通过这些信息研究诸如为什么在宇宙的低密度区域旋涡星系比椭圆星系多，神秘的类星体在宇宙的历史中如何变化等问题。
SDSS同样会收集许多关于我们银河系以至于太阳系的信息。SDSS巡天望远镜会扫描与星系数量相当的恒星，与类星体数量相当的小行星。这些数据会让我们了解银河系中恒星的分布，小行星在太阳系历史中的角色。
宇宙中的灯塔
稀有事物，就像它的名字一样，总会勾起科学家的兴趣。SDSS通过观测数亿个天体将会发现最遥远的类星体，最稀有的恒星，最不寻常的星系。比如铁含量特别低的恒星将是银河系中最老的，它们可以告诉我们银河系的形成情况。但是这些恒星是极为罕见的，只有通过大面积的深度巡天才有可能发现足够数量的样本从而形成一个连贯的图像。
类星体是目前已知最遥远的天体，它们可以作为宇宙中星系际物质的探针。望远镜收到的类星体的光会受到途中星系等物质的阻挡。通过对这些光的研究，天文学家就能发现和研究这些星系。利用类星体的光，SDSS将探测到数万个处于形成初期的星系。这些星系太暗、太弥散，它们自己发出的光线即使用最大口径的望远镜也无法探测到。
时间机器
当你通过望远镜观察宇宙的时候，你的视线不但深入了太空还追溯了时间。虽然我们知道光的传播速度非常快，每秒30万公里，但宇宙实在是太大了。遥远的类星体，它发出的光需要经过几十亿年的时间才能到达我们的眼睛和望远镜。当我们观察数十亿光年远处的星系和类星体时，我们看到的是它们数十亿年前的情景。有人说天文学是追溯时间最长的考古学，真是一点儿都不为过。
通过观测不同距离的星系和类星体，天文学家就可以研究这些天体的性质是如何随时间变化的。由于类星体非常亮，即使在宇宙边缘也可能探测到，通过巡天观测便可以研究它们在90%的宇宙时间跨度内的演化情况。
通过系统而精确的对如此大面积的天区进行观测，SDSS将对天文学许多的研究领域产生重大影响，比如宇宙的大尺度结构，星系的起源与演化，暗物质与普通物质之间的关系，银河系的结构，宇宙尘埃的性质与分布等。所以说，SDSS是一个划时代的巡天项目，将会影响今后数十年的天文观测和研究。
了解了SDSS的科学目标我们就很容易理解SDSS这个颇具含义的Logo了，如图1所示。斯隆巡天要对北天的一半天区，也就是全天的四分之一，和南天的部分区域进行成像观测。这个形似降落伞的Logo正好体现了斯隆巡天所要观测的天区分布。我们位于Logo的中心，降落伞绳索的汇集点。椭圆形的蓝色背景代表星系，这是斯隆巡天最重要的观测目标。由于巡天的面积大约是一万平方度，或者说π球面度， 大家有时开玩笑称这个Logo是“天空中的π”。
图1 SDSS项目Logo
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阿帕奇波因特天文台
Wednesday, April 9th, 2008
阿帕奇波因特天文台（Apache Point Observatory，简称APO），位于美国新墨西哥州的太阳黑子（Sunspot）镇。APO归美国天体物理研究会（简称ARC）所有，由新墨西哥州州立大学负责日常的运行。ARC是由7个研究机构组成的一个非盈利性社团，旨在为成员单位的科学家研究开发和运行天文研究设施。APO目前主要的设备包括一架3.5米通用望远镜和SDSS巡天望远镜。
3.5米望远镜主要用于行星、恒星、星云和其它天体的形成与演化研究。这是架很先进的望远镜，可以进行远程控制，可以快速更换终端设备，采用超轻设计方案，具有独特的天空监测能力。
APO还为新墨西哥州州立大学的一架供研究生实习用的一米望远镜提供支持。这架一米望远镜同样具备远程控制功能，可以在新墨西哥州州立大学的校园里完成观测。
APO位于新墨西哥州中南部的萨克拉曼多山脉，被风景如画的林肯国家森林公园环抱。天文台海拔约2800米，大气中的水汽和污染物很少，很适于望远镜进行成像观测。APO干净的空气和远离大都市的地理位置使这里拥有美国最黑暗的夜晚。APO大气的视宁度非常好，是天文观测的好地方
Wednesday, April 9th, 2008
（本文取自崔辰州发表于《天文爱好者》同名文章）
近年来在实测天文学领域“巡天”观测受到越来越高的关注。随着望远镜制造技术、探测器技术和信息技术的飞速发展，巡天观测已经成为现代天文学数据积累的最重要来源。巡天观测所产生的丰富数据不但对专业天文研究非常重要，而且还成为天文爱好者等业余群体的重要工具，比如依巴谷星表、第谷星表、哈勃空间望远镜导星星表、DSS星图的简化版RealSky星图等等。根据法国斯特拉斯堡天文数据中心的统计，天文学家最常使用的10个星表中巡天星表占9个。笔者将通过本文给大家介绍一项近年来受到全球天文界广泛关注的成果累累的巡天计划，这就是斯隆数字巡天，英文“Sloan Digital Sky Survey”，简称SDSS。
这里的斯隆指的是阿尔佛雷德·斯隆（Alfred P. Sloan）基金会。斯隆基金会是这个巡天项目的主要资助机构。斯隆本人是一位非常具有博爱精神的实业家，曾长时间担任通用汽车公司的董事长和首席执行官。1934年他创立了斯隆基金会。
SDSS是一项宏伟的巡天计划。它将对四分之一的天区进行深度的普查观测，为一亿个以上的天体测定位置和亮度，为一百万颗以上的星系和类星体测定距离。相比之下，依巴谷星表仅包含不到12万个天体，第谷星表也不过一百万多一点儿。
SDSS将通过对大量星系、类星体、恒星等天体的观测，绘制出迄今最精确的宇宙结构图，研究星系在宇宙中的分布，测定宇宙的基本特性，寻找宇宙中最遥远的天体。SDSS力图深化人类对宇宙一些基本问题的认识。关于宇宙的起源和演化，科学家有各种各样的想法和理论。SDSS的观测将可能告诉我们哪些是正确的，哪些是不正确的，我们是否需要全新的宇宙理论。
SDSS是当今最先进的巡天项目之一。它是第一个使用CCD探测器的大面积巡天项目。SDSS使用的5色测光相机由30枚CCD，按5行6列分布。产生的图像比以前利用照相技术所得的图像在灵敏度和精度上都有很大的提高。无论是图像还是星表，所有巡天数据都将以数字方式提供给科学家。巡天观测得到的数据量也是空前的，大约有15TB，即15000GB，相当于3200张DVD的容量。
SDSS是一个国际性大联合的研究项目，成员组织包括：芝加哥大学、费米实验室、约翰·霍布金斯大学、普林斯顿大学、美国海军天文台、德国马普天文研究所、德国马普天体物理研究所、日本成员组、韩国科学家团组等4个国家的十多个单位。 同时这个联合体的队伍还在不断扩大。我国的天文研究机构也有望在今年成为SDSS联合体的成员。SDSS项目的经费则由阿尔佛雷德·斯隆基金会、美国宇航局、美国国家科学基金委员会、美国能源部、日本文部省、德国马普协会和项目参与单位提供。下面笔者简要介绍一下儿SDSS的主要成员及其在项目中的贡献。
芝加哥大学：项目的管理和协调单位，负责巡天项目的建设和运行，大量参与了光谱数据处理和分析软件的开发、调试及维护。
费米国家加速器实验室：世界闻名而又令人敬畏的费米实验室在SDSS项目中发挥着重要的作用。费米实验室的科学家为SDSS提供了数据获取、数据处理、望远镜监控、光谱观测选源、运行数据库等系统设施，承担了大量的软件系统集成工作。由约翰·霍布金斯大学开发的科学数据库也安置在费米实验室。此外，费米实验室还提供了许多大型项目管理方面的经验和支持。
普林斯顿大学 ：普林斯顿大学的三大职责包括系统设计中的科学监督、5色测光照相机的详细设计和建造、测光处理软件的详细设计与开发，以及其它一些方面的贡献。
华盛顿大学 ：主要贡献是巡天望远镜、天文台内项目相关建筑、光学系统和光谱仪的部分设备，包括光谱仪中复杂的光纤光学部件和光纤板。
美国海军天文台：主要贡献在于天体测量学方面，包括从图像数据中测定天体位置的软件，优化望远镜指向与跟踪精度的工程措施等。
约翰·霍布金斯大学 ：主要负责两台多光纤光谱仪的建造，科学数据库和用户访问界面的设计。
新墨西哥州立大学 ：作为一个协作伙伴负责阿帕奇波因特天文台的日常运转。
日本成员组：包括日本国立天文台和几个大学的天文学家。他们的主要贡献是拼接式CCD测光相机的建设、光学滤光片的建造和测试、电子和机械部分。SDSS的大部分CCD是由日本方面购买的。
大量的天文学家、软件专家、工程师参与了SDSS基础设施、软件系统的建设与开发，以及项目管理和基金筹措工作。为答谢他们，SDSS赋予这些在项目的基础建设中付出过两年及以上努力的个人“SDSS建设者称号”。
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SDSS的科学
Wednesday, April 9th, 2008
SDSS的核心科学目标包括四个方面：宇宙大尺度结构、星系团、类星体和银河系。
图，比如地形图、航海图、气候图、人口分布图、矿产分布图等等，在人类文明的发展史上发挥了重大的作用。近年来，随着计算机数据采集与处理能力的提高与应用，绘图学中又增添了许多新的成员，比如基因图谱、神经网络、数字地球、数字人体等。海量数据的快速获取与处理正在改变着科学研究的面目。SDSS，就把信息技术的力量带入了宇宙志或者说宇宙结构学的研究。宇宙志，英文是“cosmography”，目的是为宇宙绘图，进而确定我们在其中的位置。
SDSS将系统的对四分之一的天区，大约一万平方度进行成像观测。为这部分的天区绘制一张“详图”，测定其中一亿多个天体的位置和亮度。同时，它将测量距离我们最近的一百万多个星系的距离，为我们展现一幅三维的宇宙图像。SDSS巡天还将记录10万颗类星体的距离，为我们了解可视宇宙边缘处的物质分布提供宝贵的资料。
对于宇宙的产生，目前最好的解释就是大爆炸理论。按照大爆炸理论，宇宙开始时充满了热而均匀的基本粒子。但是，从古到今漫长的岁月里，引力使物质汇聚形成许多高密度区域，同时也留下许多空洞。是什么触发了从均匀到结构的变化？探索今天我们所见到的宇宙结构的起源对我们了解宇宙的历史非常关键。
但路途并非平坦，我们所能看到的发光的恒星和星系只是宇宙中总物质的一小部分。“暗物质”的性质、数量和分布是当前天体物理研究的最重要最热门的领域之一。暗物质所产生的引力如何影响着可见的宇宙结构？通过精心的测定星系的位置和运动，可以研究产生引力作用的物质的分布，进而为暗物质的研究提供线索。
最精确的宇宙结构图
SDSS将绘制出一幅比以前大100倍的三维宇宙物质分布图。通过这张图我们有望了解宇宙中最大的结构有多大，是什么样子。这也将帮助我们了解是什么机制将均匀的“原始汤”变为了多洞的星系网络。
宇宙学研究的一个重要困难就是如何得到足够的信息来完成一幅全天的图像。天文学家赋予SDSS的使命是用直接和创造性的方式收集一套大而精确的数据，来回答一系列的天文问题。
SDSS将在5个颜色或者说波段上拍摄四分之一个天区的高分辨率图像。高级的图像处理系统将从这些图像中测量上亿个天体的形状、亮度、颜色。这其中有恒星、星系、类星体和其它各种天体。SDSS还将对大约一百万个星系和十万个类星体进行光谱观测，从而测定它们的距离和其它更多信息。这些数据将为天文学家提供一个关于这部分天区的相当完备的星表。
星系普查
普查，这个感念我们已经很熟悉了。我国的人口普查已经进行了五次。当前我国第一次经济普查正在如火如荼的进行。国家通过开展这些普查可以得到许多基本数据，为国家政策的制定和实施提供重要依据。
巡天就是一种对天体的普查。通过SDSS的“普查”数据我们可以了解到许多方面的情况，比如宇宙中有多少星系和类星体，它们如何分布，每个的特性如何，它们有多亮，等等。天文学家将通过这些信息研究诸如为什么在宇宙的低密度区域旋涡星系比椭圆星系多，神秘的类星体在宇宙的历史中如何变化等问题。
SDSS同样会收集许多关于我们银河系以至于太阳系的信息。SDSS巡天望远镜会扫描与星系数量相当的恒星，与类星体数量相当的小行星。这些数据会让我们了解银河系中恒星的分布，小行星在太阳系历史中的角色。
宇宙中的灯塔
稀有事物，就像它的名字一样，总会勾起科学家的兴趣。SDSS通过观测数亿个天体将会发现最遥远的类星体，最稀有的恒星，最不寻常的星系。比如铁含量特别低的恒星将是银河系中最老的，它们可以告诉我们银河系的形成情况。但是这些恒星是极为罕见的，只有通过大面积的深度巡天才有可能发现足够数量的样本从而形成一个连贯的图像。
类星体是目前已知最遥远的天体，它们可以作为宇宙中星系际物质的探针。望远镜收到的类星体的光会受到途中星系等物质的阻挡。通过对这些光的研究，天文学家就能发现和研究这些星系。利用类星体的光，SDSS将探测到数万个处于形成初期的星系。这些星系太暗、太弥散，它们自己发出的光线即使用最大口径的望远镜也无法探测到。
时间机器
当你通过望远镜观察宇宙的时候，你的视线不但深入了太空还追溯了时间。虽然我们知道光的传播速度非常快，每秒30万公里，但宇宙实在是太大了。遥远的类星体，它发出的光需要经过几十亿年的时间才能到达我们的眼睛和望远镜。当我们观察数十亿光年远处的星系和类星体时，我们看到的是它们数十亿年前的情景。有人说天文学是追溯时间最长的考古学，真是一点儿都不为过。
通过观测不同距离的星系和类星体，天文学家就可以研究这些天体的性质是如何随时间变化的。由于类星体非常亮，即使在宇宙边缘也可能探测到，通过巡天观测便可以研究它们在90%的宇宙时间跨度内的演化情况。
通过系统而精确的对如此大面积的天区进行观测，SDSS将对天文学许多的研究领域产生重大影响，比如宇宙的大尺度结构，星系的起源与演化，暗物质与普通物质之间的关系，银河系的结构，宇宙尘埃的性质与分布等。所以说，SDSS是一个划时代的巡天项目，将会影响今后数十年的天文观测和研究。
了解了SDSS的科学目标我们就很容易理解SDSS这个颇具含义的Logo了，如图1所示。斯隆巡天要对北天的一半天区，也就是全天的四分之一，和南天的部分区域进行成像观测。这个形似降落伞的Logo正好体现了斯隆巡天所要观测的天区分布。我们位于Logo的中心，降落伞绳索的汇集点。椭圆形的蓝色背景代表星系，这是斯隆巡天最重要的观测目标。由于巡天的面积大约是一万平方度，或者说π球面度， 大家有时开玩笑称这个Logo是“天空中的π”。
图1 SDSS项目Logo
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阿帕奇波因特天文台
Wednesday, April 9th, 2008
阿帕奇波因特天文台（Apache Point Observatory，简称APO），位于美国新墨西哥州的太阳黑子（Sunspot）镇。APO归美国天体物理研究会（简称ARC）所有，由新墨西哥州州立大学负责日常的运行。ARC是由7个研究机构组成的一个非盈利性社团，旨在为成员单位的科学家研究开发和运行天文研究设施。APO目前主要的设备包括一架3.5米通用望远镜和SDSS巡天望远镜。
3.5米望远镜主要用于行星、恒星、星云和其它天体的形成与演化研究。这是架很先进的望远镜，可以进行远程控制，可以快速更换终端设备，采用超轻设计方案，具有独特的天空监测能力。
APO还为新墨西哥州州立大学的一架供研究生实习用的一米望远镜提供支持。这架一米望远镜同样具备远程控制功能，可以在新墨西哥州州立大学的校园里完成观测。
APO位于新墨西哥州中南部的萨克拉曼多山脉，被风景如画的林肯国家森林公园环抱。天文台海拔约2800米，大气中的水汽和污染物很少，很适于望远镜进行成像观测。APO干净的空气和远离大都市的地理位置使这里拥有美国最黑暗的夜晚。APO大气的视宁度非常好，是天文观测的好地方
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阿帕奇波因特天文台全
SDSS观测系统
Wednesday, April 9th, 2008
巡天望远镜一般都需要具备大的视场。为了完成SDSS的科学目标，望远镜的视场需要达到3度。为此，SDSS巡天望远镜采用反射式望远镜结构，使用准RC（Ritchey-Chrétien）光学系统。主镜直径2.5米，副镜直径1.08米，主镜中心孔直径1.17米。整个系统的焦比为f/5
图4是望远镜的光路图。为了得到尽可能大而平的焦面，尽量减小图像变形，在光路中使用了两块非球面改正镜。光线依次经过第一块改正镜和第二块改正镜，然后进入相机。这种光路设计让斯隆望远镜短小精干，具有大视场的特点。焦面直径达0.65米，能进行良好成像观测的视场相当于30个满月的大小
Wednesday, April 9th, 2008
巡天望远镜一般都需要具备大的视场。为了完成SDSS的科学目标，望远镜的视场需要达到3度。为此，SDSS巡天望远镜采用反射式望远镜结构，使用准RC（Ritchey-Chrétien）光学系统。主镜直径2.5米，副镜直径1.08米，主镜中心孔直径1.17米。整个系统的焦比为f/5
图4是望远镜的光路图。为了得到尽可能大而平的焦面，尽量减小图像变形，在光路中使用了两块非球面改正镜。光线依次经过第一块改正镜和第二块改正镜，然后进入相机。这种光路设计让斯隆望远镜短小精干，具有大视场的特点。焦面直径达0.65米，能进行良好成像观测的视场相当于30个满月的大小
LAMOST获得的首条光谱曲线
LAMOST测试获得的白天天光光谱曲线
LAMOST测试获得的白天天光光谱曲线
多色测光相机
在斯隆望远镜的暗室里装备着可能是目前最复杂的照相机。这个相机由30枚（6×5）5厘米见方的CCD组成。每块CCD为四百万像素，即2048×2048像素。5块CCD组成一列，共6组。每组设备都密封起来，内部抽成真空。为了提高灵敏度，工程师用液氮将密封箱冷却到零下80摄氏度。每行CCD前放置一个滤光片，5行CCD对应5个不同波长的滤光片。这样整个相机就可以对一个天体在5个不同的波长或者说颜色上同时进行观测。这么多CCD同时工作，使得相机的数据获取能力空前，每晚可以收集高达200GB的数据。
在斯隆望远镜的暗室里装备着可能是目前最复杂的照相机。这个相机由30枚（6×5）5厘米见方的CCD组成。每块CCD为四百万像素，即2048×2048像素。5块CCD组成一列，共6组。每组设备都密封起来，内部抽成真空。为了提高灵敏度，工程师用液氮将密封箱冷却到零下80摄氏度。每行CCD前放置一个滤光片，5行CCD对应5个不同波长的滤光片。这样整个相机就可以对一个天体在5个不同的波长或者说颜色上同时进行观测。这么多CCD同时工作，使得相机的数据获取能力空前，每晚可以收集高达200GB的数据。
:lol 多光纤光谱
斯隆望远镜除了对观测目标进行二维成像观测，还对部分巡天目标进行光谱观测，以便研究这些天体的距离、化学成分和年龄等。项目的天文学家和工程师制作了许多与望远镜焦面面积相同的铝板，每个铝板上钻640个小孔。小孔的位置是和特定天区内事先选好的观测目标的位置对应的。每个小孔上安插了一根光纤。光纤的另一端接光谱仪。这样斯隆望远镜可以同时对640个天体进行光谱观测。我国正在建造的LAMOST望远镜将具有更强大的光谱观测能力，它能同时对5度视场内4000个天体目标进行观测。斯隆望远镜的焦面上既可以放置铝板，也可以放置上面提到的CCD相机，两者可以交替使用。在一个条件良好的夜晚，望远镜可以完成6到9次的光谱观测，得到数千条光谱。
斯隆望远镜除了对观测目标进行二维成像观测，还对部分巡天目标进行光谱观测，以便研究这些天体的距离、化学成分和年龄等。项目的天文学家和工程师制作了许多与望远镜焦面面积相同的铝板，每个铝板上钻640个小孔。小孔的位置是和特定天区内事先选好的观测目标的位置对应的。每个小孔上安插了一根光纤。光纤的另一端接光谱仪。这样斯隆望远镜可以同时对640个天体进行光谱观测。我国正在建造的LAMOST望远镜将具有更强大的光谱观测能力，它能同时对5度视场内4000个天体目标进行观测。斯隆望远镜的焦面上既可以放置铝板，也可以放置上面提到的CCD相机，两者可以交替使用。在一个条件良好的夜晚，望远镜可以完成6到9次的光谱观测，得到数千条光谱。
数据处理
Wednesday, April 9th, 2008
宁静的夜晚，在广袤的宇宙中穿行了数十亿年的光子抵达了美国新墨西哥州南部的这个山顶，在此终止了自己的生命。虽然自己作为光子的一生终结了，但身上携带的来自神秘宇宙的信息却被斯隆精密的仪器以数字信号的形式记录了下来。拍摄到的每幅图像包含数百万个像素，每个像素都对应着天空中一个小点儿的亮度信息。
然而，天空不是由像素组成的，恒星和星系才是真实的存在。SDSS数据管理部门的任务就是把由相机记录下来的像素数据转化为对应于宇宙中真实天体的信息。天文学家通过处理这些数据来测量和分析恒星与星系等天体的性质。他们必须能从这些像素数据中找到、鉴别和测量天体的亮度，进而把收集的恒星、星系以及类星体整理成星表。
费米实验室的科学家们负责巡天数据自动处理软件的开发。天文学家通常把能一口气完成一系列数据处理步骤的软件系统称为“管道（pipeline）”，这类似于不需要太多人工干预的“批处理”程序。以美国海军天文台开发的天体测量管道为例，管道的输入端是望远镜观测的图像数据，管道的输出端就是精确的天体位置信息。这个过程中，管道将像素数据处理成了真实的信息。
各种“管道”软件的开发、集成、测试与维护是SDSS项目中非常重要的部分。据说软件系统的费用开支占到了整个项目的近三分之一。正是这一系列高质量的软件保证了SDSS数据的可信度和高质量，从而为SDSS产生丰富的科学成果奠定基础。
整个“管道”系统的开发是多个单位共同合作的结果。普林斯顿大学开发了测光“管道”，芝加哥大学开发了光谱处理“管道”，费米实验室开发了包括望远镜监控以及光谱观测选源在内的多个“管道”。最后，费米实验室负责整个“管道”系统的集成和正常运转。
整个巡天项目的信息处理是从数据获取开始的。星光的光子打在望远镜的探测器上，也就是CCD上，光子转化为电荷；CCD收集到的电荷被转换为电信号并被记录到磁带中。阿帕奇波因特天文台通过特快专递将磁带邮寄到费米实验室。这些磁带在费米实验室的费曼计算中心被输入各种“管道”。光谱数据进入光谱管道，监控数据进入监控管道，图像数据进入天体测量、测光、选源等管道。从管道中出来的数据就是恒星、星系和类星体等天体的信息了，它们被保存到费米实验室和海军天文台的运行数据库中。
SDSS的专家把存储在运行数据库中的信息转移到由约翰·霍布金斯大学开发的科学数据库中，然后向公众释放。释放的数据再通过高速网络传输到全球各地的镜像站点。SDSS的科学家以及其它用户，包括公众在内，通过搜索引擎检索并访问这些科学数据。SDSS的运行数据库与科学数据库之间有严密的“防火墙”，普通用户无法访问到运行数据库中的资料。
SDSS的主管部门是美国天体物理研究会。在没有得到它明确认可的情况下，SDSS发布的科学数据是不允许用于商业出版或者其它商业目的的。非商业的使用，比如科学与技术性质的出版，需要按照美国天体物理研究会的要求注明数据来源，具体表述可参考SDSS项目网站。
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规范化的数据发布
Wednesday, April 9th, 2008
与其它学科领域相比，天文学数据一个非常显著的特点是“开放”。天文学数据是最面向科学的数据，是商业潜力最小的数据。按照天文学的传统，一个观测项目的数据在一段时间后，一般是一年左右，会释放给整个天文界。这种做法既可以让项目内的科学家优先利用数据开展研究，又能通过所有天文学家的使用使数据的科学价值被充分挖掘。
SDSS对外释放的科学数据包括三大类型：5色测光图像、光纤光谱以及各种“管道”从图像数据中处理得到的星表。其中整套的图像和光谱数据由费米实验室以FITS文件的形式对外提供，你可以通过SDSS的网站下载。约翰·霍布金斯大学与微软旧金山湾研究院合作利用微软的Windows操作系统、MS SQL数据库和C＃语言开发了SkyServer，包括后端数据库系统和前端访问网站。SkyServer以其先进的系统架构、强大的访问功能和友好的界面赢得用户的青睐。本文后面关于SDSS与虚拟天文台的讨论中笔者会给大家做进一步的介绍。
SDSS的数据发布方式可以说为天文观测项目树立了良好的榜样。按照原定计划SDSS的巡天观测会持续五年，于2005年7月结束。SDSS完全可以等所有观测结束后再把经过严格处理的数据释放。但为了能让广大天文学家和公众尽早的使用这些宝贵数据，SDSS制定了分批发布的计划。图8是SDSS的数据释放规划表。
本文提交编辑部的时候，SDSS释放的数据共4批，分别是早期数据释放版（EDR）、第一、二、三批数据释放版（DR1，DR2，DR3）。你读完笔者这篇文章后可以到SDSS的网站上看看，也许它的第四批数据（DR4）已经释放了。表1给出了SDSS数据释放的时间安排和每批数据预计包括的天区面积。
数据标号
原计划
实际 / 预计
图像数据
(平方度)
光谱数据
(平方度)
EDR
2001年7月
2001.6.5
462
386
DR1
2003年1月
2003.4.4
2099
1360
DR2
2004年1月
2004.3.15
3324
2627
DR3
2004年10月
2004.9.27
5300
4600
DR4
2005年7月
2005.7
6500
5800
Final
2006年7月
2006.7
7700
7000
表1 SDSS数据释放方案
SDSS释放的第一批数据DR1包括2099平方度的图像数据和1360平方度的光谱数据。其中图像数据大小2.338TB，星表大小0.462TB，包含了5300万天体目标。光谱数据包含18.6万条光谱，其中星系13.4万，类星体1.87万，恒星2.21万，天光谱线9700条和1770未知类型天体谱线。二维光谱数据14GB，一维谱线文件39GB。
一年后，第二批数据DR2释放。图像数据达到3324平方度，光谱数据达到2627平方度。其中图像数据包含了8800万天体目标，图像数据5TB，FITS格式星表0.7TB，MS SQL数据库格式星表1.4TB。光谱数据包含36.7万条光谱，其中星系26万，类星体3.6万，恒星4.83万，天光谱线1.88万条和3694条未知类型天体谱线。二维光谱27GB，一维谱线文件73GB。
2004年9月27日释放的第三批数据包括5282平方度的图像和4188平方度的光谱。图像数据天体数增长到1.41亿个，数据量达6TB，FITS文件格式的星表1.2TB，MS SQL数据库格式的星表2.3TB。光谱数据中包括528640个天体的光谱，其中涉及37.5万星系、5万类星体、7万恒星、2.7万天光谱线和5千未知类型天体的谱线。二维光谱图像41GB，一位谱线数据110GB，均以FITS格式文件保存。DR3更正了DR1使用的测光管道中存在的问题，对其中包含的DR1数据进行了重新处理。DR3的图像、光谱和星表总数据量超过8TB，是迄今天文学上最大的科学数据集。
我们对于天空的认识很大程度上依赖于技术的发展。50多年前的巡天观测，图像是用照相底片保存的，星表靠印刷出版发行，数据通过翻书的形式查询。今天，图像以数字的形式存储在磁带、硬盘、光盘上，星表以数据库的形式保存，由搜索引擎提供检索和查询。然而，不管时代如何变迁，技术如何发展，不变的是我们仍然举头望天，满天星斗总是充满着神奇与梦想。
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SDSS之父James Gunn
Wednesday, April 9th, 2008
伟大的发现源于伟大的思想。SDSS之所以能为天文学带来如此丰富的成果和发现，离不开一位重要人物，这就是SDSS之父James E. Gunn，普林斯顿大学教授。1985年James Gunn最早提出了SDSS的巡天思想。SDSS整个系统的建设历时十多年，花费八千多万美元。James Gunn全程参与了SDSS早期的设计、建造，以及后来项目的运行和数据管理。
天文学研究可以大致分为三大领域：理论、观测、仪器。绝大多数天文学家的工作都只限于其中一个或者两个领域。James Gunn则是全才的科学家。早先在星系形成、星系际气体介质、暗物质研究方面，James Gunn做出了杰出的贡献。后来，在多个观测项目中担负关键角色。这其中就包括哈勃空间望远镜广角行星照相机的设计制造，SDSS成像相机的设计制造。
鉴于他在天文学各个领域做出的杰出贡献，2005年1月，美国天文学会把罗素奖授予James E. Gunn教授。这是美国天文学会的最高奖，是一项终身成就奖。
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SDSS与虚拟天文台
Wednesday, April 9th, 2008
虚拟天文台是一个通过先进的信息技术把全球范围内的研究资源无缝透明联结起来组成的数据密集型在线天文研究环境。虚拟天文台将利用诸如网格、Web服务、语义网等最先进的信息技术将全球的星表、图像、光谱、软件、CPU、存储、带宽等天文研究所需要的各种资源融合在一起，让用户通过轻轻的点击鼠标就可以实现探索宇宙的梦想。关于虚拟天文台的介绍请参见笔者2001年发表在本刊第5期的文章。
虚拟天文台的概念在上世纪末提出后迅速得到世界各国天文界的重视。1999年在美国“新千年的天文与天体物理学”调研报告中将研究开发“国家天文台”（美国）作为其最优先推动的项目之一。继美国成立虚拟天文台研究项目后，英国、欧盟、日本、澳大利亚等国家也纷纷提出各自的虚拟天文台发展计划。2002年，我国天文学家提出研究开发“中国虚拟天文台，简称China-VO”的计划。2002年6月国际虚拟天文台联盟成立，目前成员项目数量已经达到15个。
SDSS，作为一个划时代的巡天项目，与虚拟天文台有着不解的渊源。
首先从人员上来看，SDSS成员单位约翰·霍布金斯大学的代表，SDSS的建设者，Alex Szalay教授，负责着SDSS全部的科学数据。他在美国虚拟天文台项目中的角色是“PI”，相当于首席科学家。同时，Szalay教授是“新千年的天文与天体物理学”调研报告的编纂者之一。虚拟天文台概念的提出与Szalay教授的工作和推动是密不可分的。
此外，SDSS的另外一位合作伙伴，SkyServer系统的主要设计者Jim Gray博士，也是美国虚拟天文台项目的高级成员。Gray博士和Szalay教授密切合作以“世界口径的望远镜（World Wide Telescope）”为题目，在美国国内及世界各国宣传推动虚拟天文台，为虚拟天文台的发展做出了重要的贡献。当年中国虚拟天文台项目加入国际虚拟天文台联盟还是Gray博士介绍的呢。
其次，从数据资源上看，SDSS凭借其强大的观测和数据收集能力，高质量的数据处理和分析技术，规范化的数据归档和发布方式，已经将它数年来观测得到的（DR3）包含1.5亿天体的图像数据、530万条光谱数据，总量超过8TB的数据产品推向了全球天文界甚至公众领域。SDSS科学数据作为天文数据的一面旗帜被世界各国的天文学家使用，涌现出大量的科学研究成果。虚拟天文台领域更是将SDSS科学数据视为珍宝。美国虚拟天文台项目开发的多个服务，比如数据库检索、光谱处理和显示、图像处理等都以SDSS科学数据为样本。欧洲虚拟天文台的原型系统也将SDSS作为一个专门栏目向用户提供服务。SDSS的科学数据在日本、印度、澳大利亚、匈牙利、英国和我国的虚拟天文台项目均有镜像。
从技术上说，SDSS项目相关的数据库、网站已经在很大程度上成为虚拟天文台技术的试验床和发源地。比如由Szalay教授领导的研究小组设计开发的HTM天区划分与索引方法被用在虚拟天文台多波段数据库的联合检索上。国际虚拟天文台联盟制定的许多标准也在SDSS的科学数据发布过程中得到示范性的应用，比如SkyServer网站对VOTable数据编码标准的支持，SkyQuery、SkyNode对虚拟天文台查询语言VOQL和元数据标准的支持等。
斯隆数字化巡天为虚拟天文台的发展提供了重要的数据资源、技术支持和人员参与；虚拟天文台的蓬勃发展进一步扩大了SDSS的影响，促使SDSS的科学数据得到更广泛和更全面的利用。虚拟天文台将带领天文学进入e-Science时代。SDSS与VO相伴而行，必将会给我们带来更多的惊喜与发现。
致谢：在完稿过程中，美国亚利桑那大学樊晓晖博士、国家天文台姜晓军博士对本文进行了审阅，提出了宝贵的修改意见。笔者在此对他们的大力支持表示衷心感谢。纽约大学的Beth·Willman博士提供了图13b，特此感谢。
注：除注明出处的图像，文中所有图像均来自SDSS巡天项目。
Wednesday, April 9th, 2008
宁静的夜晚，在广袤的宇宙中穿行了数十亿年的光子抵达了美国新墨西哥州南部的这个山顶，在此终止了自己的生命。虽然自己作为光子的一生终结了，但身上携带的来自神秘宇宙的信息却被斯隆精密的仪器以数字信号的形式记录了下来。拍摄到的每幅图像包含数百万个像素，每个像素都对应着天空中一个小点儿的亮度信息。
然而，天空不是由像素组成的，恒星和星系才是真实的存在。SDSS数据管理部门的任务就是把由相机记录下来的像素数据转化为对应于宇宙中真实天体的信息。天文学家通过处理这些数据来测量和分析恒星与星系等天体的性质。他们必须能从这些像素数据中找到、鉴别和测量天体的亮度，进而把收集的恒星、星系以及类星体整理成星表。
费米实验室的科学家们负责巡天数据自动处理软件的开发。天文学家通常把能一口气完成一系列数据处理步骤的软件系统称为“管道（pipeline）”，这类似于不需要太多人工干预的“批处理”程序。以美国海军天文台开发的天体测量管道为例，管道的输入端是望远镜观测的图像数据，管道的输出端就是精确的天体位置信息。这个过程中，管道将像素数据处理成了真实的信息。
各种“管道”软件的开发、集成、测试与维护是SDSS项目中非常重要的部分。据说软件系统的费用开支占到了整个项目的近三分之一。正是这一系列高质量的软件保证了SDSS数据的可信度和高质量，从而为SDSS产生丰富的科学成果奠定基础。
整个“管道”系统的开发是多个单位共同合作的结果。普林斯顿大学开发了测光“管道”，芝加哥大学开发了光谱处理“管道”，费米实验室开发了包括望远镜监控以及光谱观测选源在内的多个“管道”。最后，费米实验室负责整个“管道”系统的集成和正常运转。
整个巡天项目的信息处理是从数据获取开始的。星光的光子打在望远镜的探测器上，也就是CCD上，光子转化为电荷；CCD收集到的电荷被转换为电信号并被记录到磁带中。阿帕奇波因特天文台通过特快专递将磁带邮寄到费米实验室。这些磁带在费米实验室的费曼计算中心被输入各种“管道”。光谱数据进入光谱管道，监控数据进入监控管道，图像数据进入天体测量、测光、选源等管道。从管道中出来的数据就是恒星、星系和类星体等天体的信息了，它们被保存到费米实验室和海军天文台的运行数据库中。
SDSS的专家把存储在运行数据库中的信息转移到由约翰·霍布金斯大学开发的科学数据库中，然后向公众释放。释放的数据再通过高速网络传输到全球各地的镜像站点。SDSS的科学家以及其它用户，包括公众在内，通过搜索引擎检索并访问这些科学数据。SDSS的运行数据库与科学数据库之间有严密的“防火墙”，普通用户无法访问到运行数据库中的资料。
SDSS的主管部门是美国天体物理研究会。在没有得到它明确认可的情况下，SDSS发布的科学数据是不允许用于商业出版或者其它商业目的的。非商业的使用，比如科学与技术性质的出版，需要按照美国天体物理研究会的要求注明数据来源，具体表述可参考SDSS项目网站。
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规范化的数据发布
Wednesday, April 9th, 2008
与其它学科领域相比，天文学数据一个非常显著的特点是“开放”。天文学数据是最面向科学的数据，是商业潜力最小的数据。按照天文学的传统，一个观测项目的数据在一段时间后，一般是一年左右，会释放给整个天文界。这种做法既可以让项目内的科学家优先利用数据开展研究，又能通过所有天文学家的使用使数据的科学价值被充分挖掘。
SDSS对外释放的科学数据包括三大类型：5色测光图像、光纤光谱以及各种“管道”从图像数据中处理得到的星表。其中整套的图像和光谱数据由费米实验室以FITS文件的形式对外提供，你可以通过SDSS的网站下载。约翰·霍布金斯大学与微软旧金山湾研究院合作利用微软的Windows操作系统、MS SQL数据库和C＃语言开发了SkyServer，包括后端数据库系统和前端访问网站。SkyServer以其先进的系统架构、强大的访问功能和友好的界面赢得用户的青睐。本文后面关于SDSS与虚拟天文台的讨论中笔者会给大家做进一步的介绍。
SDSS的数据发布方式可以说为天文观测项目树立了良好的榜样。按照原定计划SDSS的巡天观测会持续五年，于2005年7月结束。SDSS完全可以等所有观测结束后再把经过严格处理的数据释放。但为了能让广大天文学家和公众尽早的使用这些宝贵数据，SDSS制定了分批发布的计划。图8是SDSS的数据释放规划表。
本文提交编辑部的时候，SDSS释放的数据共4批，分别是早期数据释放版（EDR）、第一、二、三批数据释放版（DR1，DR2，DR3）。你读完笔者这篇文章后可以到SDSS的网站上看看，也许它的第四批数据（DR4）已经释放了。表1给出了SDSS数据释放的时间安排和每批数据预计包括的天区面积。
数据标号
原计划
实际 / 预计
图像数据
(平方度)
光谱数据
(平方度)
EDR
2001年7月
2001.6.5
462
386
DR1
2003年1月
2003.4.4
2099
1360
DR2
2004年1月
2004.3.15
3324
2627
DR3
2004年10月
2004.9.27
5300
4600
DR4
2005年7月
2005.7
6500
5800
Final
2006年7月
2006.7
7700
7000
表1 SDSS数据释放方案
SDSS释放的第一批数据DR1包括2099平方度的图像数据和1360平方度的光谱数据。其中图像数据大小2.338TB，星表大小0.462TB，包含了5300万天体目标。光谱数据包含18.6万条光谱，其中星系13.4万，类星体1.87万，恒星2.21万，天光谱线9700条和1770未知类型天体谱线。二维光谱数据14GB，一维谱线文件39GB。
一年后，第二批数据DR2释放。图像数据达到3324平方度，光谱数据达到2627平方度。其中图像数据包含了8800万天体目标，图像数据5TB，FITS格式星表0.7TB，MS SQL数据库格式星表1.4TB。光谱数据包含36.7万条光谱，其中星系26万，类星体3.6万，恒星4.83万，天光谱线1.88万条和3694条未知类型天体谱线。二维光谱27GB，一维谱线文件73GB。
2004年9月27日释放的第三批数据包括5282平方度的图像和4188平方度的光谱。图像数据天体数增长到1.41亿个，数据量达6TB，FITS文件格式的星表1.2TB，MS SQL数据库格式的星表2.3TB。光谱数据中包括528640个天体的光谱，其中涉及37.5万星系、5万类星体、7万恒星、2.7万天光谱线和5千未知类型天体的谱线。二维光谱图像41GB，一位谱线数据110GB，均以FITS格式文件保存。DR3更正了DR1使用的测光管道中存在的问题，对其中包含的DR1数据进行了重新处理。DR3的图像、光谱和星表总数据量超过8TB，是迄今天文学上最大的科学数据集。
我们对于天空的认识很大程度上依赖于技术的发展。50多年前的巡天观测，图像是用照相底片保存的，星表靠印刷出版发行，数据通过翻书的形式查询。今天，图像以数字的形式存储在磁带、硬盘、光盘上，星表以数据库的形式保存，由搜索引擎提供检索和查询。然而，不管时代如何变迁，技术如何发展，不变的是我们仍然举头望天，满天星斗总是充满着神奇与梦想。
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SDSS之父James Gunn
Wednesday, April 9th, 2008
伟大的发现源于伟大的思想。SDSS之所以能为天文学带来如此丰富的成果和发现，离不开一位重要人物，这就是SDSS之父James E. Gunn，普林斯顿大学教授。1985年James Gunn最早提出了SDSS的巡天思想。SDSS整个系统的建设历时十多年，花费八千多万美元。James Gunn全程参与了SDSS早期的设计、建造，以及后来项目的运行和数据管理。
天文学研究可以大致分为三大领域：理论、观测、仪器。绝大多数天文学家的工作都只限于其中一个或者两个领域。James Gunn则是全才的科学家。早先在星系形成、星系际气体介质、暗物质研究方面，James Gunn做出了杰出的贡献。后来，在多个观测项目中担负关键角色。这其中就包括哈勃空间望远镜广角行星照相机的设计制造，SDSS成像相机的设计制造。
鉴于他在天文学各个领域做出的杰出贡献，2005年1月，美国天文学会把罗素奖授予James E. Gunn教授。这是美国天文学会的最高奖，是一项终身成就奖。
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SDSS与虚拟天文台
Wednesday, April 9th, 2008
虚拟天文台是一个通过先进的信息技术把全球范围内的研究资源无缝透明联结起来组成的数据密集型在线天文研究环境。虚拟天文台将利用诸如网格、Web服务、语义网等最先进的信息技术将全球的星表、图像、光谱、软件、CPU、存储、带宽等天文研究所需要的各种资源融合在一起，让用户通过轻轻的点击鼠标就可以实现探索宇宙的梦想。关于虚拟天文台的介绍请参见笔者2001年发表在本刊第5期的文章。
虚拟天文台的概念在上世纪末提出后迅速得到世界各国天文界的重视。1999年在美国“新千年的天文与天体物理学”调研报告中将研究开发“国家天文台”（美国）作为其最优先推动的项目之一。继美国成立虚拟天文台研究项目后，英国、欧盟、日本、澳大利亚等国家也纷纷提出各自的虚拟天文台发展计划。2002年，我国天文学家提出研究开发“中国虚拟天文台，简称China-VO”的计划。2002年6月国际虚拟天文台联盟成立，目前成员项目数量已经达到15个。
SDSS，作为一个划时代的巡天项目，与虚拟天文台有着不解的渊源。
首先从人员上来看，SDSS成员单位约翰·霍布金斯大学的代表，SDSS的建设者，Alex Szalay教授，负责着SDSS全部的科学数据。他在美国虚拟天文台项目中的角色是“PI”，相当于首席科学家。同时，Szalay教授是“新千年的天文与天体物理学”调研报告的编纂者之一。虚拟天文台概念的提出与Szalay教授的工作和推动是密不可分的。
此外，SDSS的另外一位合作伙伴，SkyServer系统的主要设计者Jim Gray博士，也是美国虚拟天文台项目的高级成员。Gray博士和Szalay教授密切合作以“世界口径的望远镜（World Wide Telescope）”为题目，在美国国内及世界各国宣传推动虚拟天文台，为虚拟天文台的发展做出了重要的贡献。当年中国虚拟天文台项目加入国际虚拟天文台联盟还是Gray博士介绍的呢。
其次，从数据资源上看，SDSS凭借其强大的观测和数据收集能力，高质量的数据处理和分析技术，规范化的数据归档和发布方式，已经将它数年来观测得到的（DR3）包含1.5亿天体的图像数据、530万条光谱数据，总量超过8TB的数据产品推向了全球天文界甚至公众领域。SDSS科学数据作为天文数据的一面旗帜被世界各国的天文学家使用，涌现出大量的科学研究成果。虚拟天文台领域更是将SDSS科学数据视为珍宝。美国虚拟天文台项目开发的多个服务，比如数据库检索、光谱处理和显示、图像处理等都以SDSS科学数据为样本。欧洲虚拟天文台的原型系统也将SDSS作为一个专门栏目向用户提供服务。SDSS的科学数据在日本、印度、澳大利亚、匈牙利、英国和我国的虚拟天文台项目均有镜像。
从技术上说，SDSS项目相关的数据库、网站已经在很大程度上成为虚拟天文台技术的试验床和发源地。比如由Szalay教授领导的研究小组设计开发的HTM天区划分与索引方法被用在虚拟天文台多波段数据库的联合检索上。国际虚拟天文台联盟制定的许多标准也在SDSS的科学数据发布过程中得到示范性的应用，比如SkyServer网站对VOTable数据编码标准的支持，SkyQuery、SkyNode对虚拟天文台查询语言VOQL和元数据标准的支持等。
斯隆数字化巡天为虚拟天文台的发展提供了重要的数据资源、技术支持和人员参与；虚拟天文台的蓬勃发展进一步扩大了SDSS的影响，促使SDSS的科学数据得到更广泛和更全面的利用。虚拟天文台将带领天文学进入e-Science时代。SDSS与VO相伴而行，必将会给我们带来更多的惊喜与发现。
致谢：在完稿过程中，美国亚利桑那大学樊晓晖博士、国家天文台姜晓军博士对本文进行了审阅，提出了宝贵的修改意见。笔者在此对他们的大力支持表示衷心感谢。纽约大学的Beth·Willman博士提供了图13b，特此感谢。
注：除注明出处的图像，文中所有图像均来自SDSS巡天项目。
这个logo看着很国际化么，有想法
This is the bottom of the 2.5-meter survey telescope,
２．５米望远镜底部
２．５米望远镜底部
Looking inside the base of the 2.5-meter survey telescope. The stack of rings sits just above the primary mirror and serves to shield the instruments below from stray light
:hug:
LAMOST项目90年代就跟斯隆数字巡天计划展开了紧密的国际合作，受熏陶久了，LOGO跟着国际化很正常:D
早闻其大名了
土鳖也有科幻一把的时候了，呵呵
看不懂，纯顶
看不懂，纯顶
那张镜片加工的图片，怎么是机器磨的啊？怎么保证精度啊？
想到了“茶叶快船”计划和“明星工程”
哇，完全不懂的东西
把这玩意射到地球轨道上去！:victory:
没想到炮霸和二七大师也是天文迷，赞一个！[:a15:]
俺可素来自银河系zz复9Zα区滴;P
原帖由 bigblu 于 2008-9-15 16:29 发表
俺可素来自银河系zz复9Zα区滴;P
难道说布鲁布鲁就素传说中来自按照梅西叶星表划分法的M78星云滴亚特兰提斯人？久仰久仰！
看银河系漫游指南去吧，zz复9Zα区可不是M78星云:D挖咔咔～～要跑题了，打住
自适应主动光学修正技术,貌似某些卫星上也用的到？
自适应光学技术是用于修正大气抖动造成光学系统图像质量下降的
貌似在西南贵州有一个更巨大的天文望远镜,500米口径?俺是外行
贵州那个是射电望远镜……貌似是
PS：难得在这里见到天文同好
PS：难得在这里见到天文同好
原帖由 抗日无罪 于 2008-9-16 10:04 发表
貌似在西南贵州有一个更巨大的天文望远镜,500米口径?俺是外行
射电望远镜的口径是指有效口径，是在一个抛物面上布置很多天线组成阵列，组合的效果就相当于一台大口径的望远镜了。
贵州的岩溶坑洼地形中，有些地方加以加工整理，就能形成一个抛物面，比较有利于天线的布置，其他地方要找到类型的地形很困难。
10月16日，深秋的河北兴隆，洋溢着浓浓的喜悦。这一天，国家天文台兴隆观测基地迎来了40周年诞辰的纪念庆典，更值得高兴的是， 国家重大科学工程－大天区面积光纤光谱天文望远镜（LAMOST项目）的落成典礼同时隆重举行。
LAMOST是一架视场为5度横卧于南北方向的中星仪式的反射施密特望远镜，它的光学系统包括：5.72米×4.4米的反射施密特改正镜MA（由24块六角形平面子镜拼接而成），6.67米×6.05米的球面主镜MB（由37块球面子镜拼接而成）和焦面三个部分。其中MA在观测天体的过程中随着时间的改变可实时地变化成需要的非球面面形。随观测天区变化的等效圆通光口径是3.6米-4.9米，焦面上有可自动定位的4000根光纤，连接16台光谱仪，可同时观测多至4000个天体的光谱。
LAMOST完全由我国自主创新设计和研制。二十世纪九十年代初，面临世界天文学的迅猛发展，我国的天文学家们深感责任重大而紧迫。我国著名天文学家王绶琯院士和苏定强院士瞄准国际天文研究中“大规模天文光谱观测严重缺乏”这一突破点，提出了一种“大口径与大视场兼备的天文望远镜”新概念，并对望远镜整体设计有了创新的构想，后来崔向群、褚耀泉、王亚男参与其中进行了细化、论证工作，他们五人共同提出了LAMOST项目——“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”方案，并提出建设LAMOST的建议。
在国家、中国科学院和全天文界的关心、支持下，LAMOST于1996年7月作为国家重大科学工程项目正式启动，国家计委于1997年4月批准项目建议书，2001年9月正式批准开工建设。经项目组全体人员艰苦拼搏、努力攻关，历经艰辛、克服了重重困难，至2008年8月底按期完成了全部硬件安装，并已开始进行试观测，目前望远镜的各项指标均已经达到甚至超过设计要求，在调试过程中单次观测可同时获得3000多条天体光谱的能力。LAMOST已成为我国最大的光学望远镜、世界上最大口径的大视场望远镜，也是世界上光谱获取率最高的望远镜。它的研制成功使我国的大规模光谱观测处于世界领先地位。
光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，大量天体光学光谱的获取是涉及天文和天体物理学诸多前沿问题的大视场、大样本天文学研究的关键。但是，迄今由成像巡天记录下来的数以百亿计的各类天体中，只有很小的一部分（约万分之一）进行过光谱观测。LAMOST作为天体光谱获取率最高的望远镜，将突破天文研究中光谱观测的这一“瓶颈”，成为最具威力的光谱巡天望远镜，是进行大视场、大样本天文学研究的有力工具。LAMOST对上千万个星系、类星体等河外天体的光谱巡天，将在河外天体物理和宇宙学的研究上，诸如星系、类星体和宇宙大尺度结构等的研究上作出重大贡献。对大量恒星等河内天体的光谱巡天将在河内天体物理和银河系的研究上，诸如恒星、星族和银河系的结构、运动学及化学等的研究上作出重大贡献。结合红外、射电、X射线、γ射线巡天的大量天体的光谱观测将在各类天体多波段交叉证认上作出重大贡献。
技术上，LAMOST在其反射施密特改正镜上同时采用了薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术，以其新颖的构思和巧妙的设计突破了世界上光学望远镜大视场不能同时兼备大口径的瓶颈，使我国的主动光学技术处于国际领先的地位。并行可控式光纤定位技术解决了同时精确定位4000个观测目标的难题，也是一项国际领先的技术创新。
LAMOST的胜利落成是我国科学界期盼已久的一件大事，也是我国天文学界为之欢欣鼓舞的一件大事。
LAMOST工程分为八个子系统：光学系统；主动光学和镜面支撑；机架和跟踪装置；望远镜控制；焦面仪器；圆顶；观测控制和数据处理、输入星表和巡天战略。主要由国家天文台南京天文光学技术研究所、国家天文台总部和中国科技大学承担完成。今年是国家天文台的重要组成部分－原北京天文台（现国家天文台总部）和国家天文台南京天文光学技术研究所（前身为原南京天文仪器厂、南京天仪中心）创建50周年，以及中国科技大学建校50周年。LAMOST的胜利落成无疑是献给这些单位的最好礼物。
明年被联合国定为“国际天文年”，以纪念伽利略发明天文望远镜400周年。在400年的历史长河中，作为一种完全由我们中国人创新的新型的大视场望远镜，
LAMOST使得中国人第一次在望远镜类型上占有一席之地，这是LAMOST的骄傲，也是我国天文界的骄傲。
LAMOST作为国家设备将向全国天文界开放，并积极开展国际合作。大科学装置是建立具有强大国际竞争力的国家大型科研基地的重要条件。 LAMOST望远镜落户国家天文台兴隆观测站，必将为具有40年辉煌历史的兴隆观测站注入新的血液，增添新的光彩，也必将为我国天文事业的发展和国际合作做出新的贡献。
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LAMOST是一架视场为5度横卧于南北方向的中星仪式的反射施密特望远镜，它的光学系统包括：5.72米×4.4米的反射施密特改正镜MA（由24块六角形平面子镜拼接而成），6.67米×6.05米的球面主镜MB（由37块球面子镜拼接而成）和焦面三个部分。其中MA在观测天体的过程中随着时间的改变可实时地变化成需要的非球面面形。随观测天区变化的等效圆通光口径是3.6米-4.9米，焦面上有可自动定位的4000根光纤，连接16台光谱仪，可同时观测多至4000个天体的光谱。
LAMOST完全由我国自主创新设计和研制。二十世纪九十年代初，面临世界天文学的迅猛发展，我国的天文学家们深感责任重大而紧迫。我国著名天文学家王绶琯院士和苏定强院士瞄准国际天文研究中“大规模天文光谱观测严重缺乏”这一突破点，提出了一种“大口径与大视场兼备的天文望远镜”新概念，并对望远镜整体设计有了创新的构想，后来崔向群、褚耀泉、王亚男参与其中进行了细化、论证工作，他们五人共同提出了LAMOST项目——“大天区面积多目标光纤光谱望远镜”方案，并提出建设LAMOST的建议。
在国家、中国科学院和全天文界的关心、支持下，LAMOST于1996年7月作为国家重大科学工程项目正式启动，国家计委于1997年4月批准项目建议书，2001年9月正式批准开工建设。经项目组全体人员艰苦拼搏、努力攻关，历经艰辛、克服了重重困难，至2008年8月底按期完成了全部硬件安装，并已开始进行试观测，目前望远镜的各项指标均已经达到甚至超过设计要求，在调试过程中单次观测可同时获得3000多条天体光谱的能力。LAMOST已成为我国最大的光学望远镜、世界上最大口径的大视场望远镜，也是世界上光谱获取率最高的望远镜。它的研制成功使我国的大规模光谱观测处于世界领先地位。
光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，大量天体光学光谱的获取是涉及天文和天体物理学诸多前沿问题的大视场、大样本天文学研究的关键。但是，迄今由成像巡天记录下来的数以百亿计的各类天体中，只有很小的一部分（约万分之一）进行过光谱观测。LAMOST作为天体光谱获取率最高的望远镜，将突破天文研究中光谱观测的这一“瓶颈”，成为最具威力的光谱巡天望远镜，是进行大视场、大样本天文学研究的有力工具。LAMOST对上千万个星系、类星体等河外天体的光谱巡天，将在河外天体物理和宇宙学的研究上，诸如星系、类星体和宇宙大尺度结构等的研究上作出重大贡献。对大量恒星等河内天体的光谱巡天将在河内天体物理和银河系的研究上，诸如恒星、星族和银河系的结构、运动学及化学等的研究上作出重大贡献。结合红外、射电、X射线、γ射线巡天的大量天体的光谱观测将在各类天体多波段交叉证认上作出重大贡献。
技术上，LAMOST在其反射施密特改正镜上同时采用了薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术，以其新颖的构思和巧妙的设计突破了世界上光学望远镜大视场不能同时兼备大口径的瓶颈，使我国的主动光学技术处于国际领先的地位。并行可控式光纤定位技术解决了同时精确定位4000个观测目标的难题，也是一项国际领先的技术创新。
LAMOST的胜利落成是我国科学界期盼已久的一件大事，也是我国天文学界为之欢欣鼓舞的一件大事。
LAMOST工程分为八个子系统：光学系统；主动光学和镜面支撑；机架和跟踪装置；望远镜控制；焦面仪器；圆顶；观测控制和数据处理、输入星表和巡天战略。主要由国家天文台南京天文光学技术研究所、国家天文台总部和中国科技大学承担完成。今年是国家天文台的重要组成部分－原北京天文台（现国家天文台总部）和国家天文台南京天文光学技术研究所（前身为原南京天文仪器厂、南京天仪中心）创建50周年，以及中国科技大学建校50周年。LAMOST的胜利落成无疑是献给这些单位的最好礼物。
明年被联合国定为“国际天文年”，以纪念伽利略发明天文望远镜400周年。在400年的历史长河中，作为一种完全由我们中国人创新的新型的大视场望远镜，
LAMOST使得中国人第一次在望远镜类型上占有一席之地，这是LAMOST的骄傲，也是我国天文界的骄傲。
LAMOST作为国家设备将向全国天文界开放，并积极开展国际合作。大科学装置是建立具有强大国际竞争力的国家大型科研基地的重要条件。 LAMOST望远镜落户国家天文台兴隆观测站，必将为具有40年辉煌历史的兴隆观测站注入新的血液，增添新的光彩，也必将为我国天文事业的发展和国际合作做出新的贡献。
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2008年9月27日夜，LAMOST在调试中一次观测得到1000余条天体的光谱开始，到至今的调试观测中，LAMOST都不断地获得每次约2000多天体的光谱。用于调试观测的天体一般是亮于17等，光谱是在无云观测夜曝光至少5分钟后获得的。与国际上迄今最多一次观测只能得到600多条天体的光谱相比，LAMOST已经成为世界上光谱观测获取率最高的望远镜。
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以上两贴均转自中科院国家天文台LAMOST项目主页
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以上两贴均转自中科院国家天文台LAMOST项目主页
落成典礼现场:D
LAMOST提出者之一苏定强院士签到
国家天文台赵刚副台长主持典礼仪式
中国科学院白春礼副院长致辞
国家天文台严俊台长致辞
白春礼副院长等嘉宾进行LAMOST圆顶开启仪式
落成典礼现场
落成典礼当天彩带飘扬的LAMOST
秋叶环抱下的LAMOST
LAMOST提出者之一苏定强院士签到
国家天文台赵刚副台长主持典礼仪式
中国科学院白春礼副院长致辞
国家天文台严俊台长致辞
白春礼副院长等嘉宾进行LAMOST圆顶开启仪式
落成典礼现场
落成典礼当天彩带飘扬的LAMOST
秋叶环抱下的LAMOST
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原帖由 ericcui1 于 2008-10-20 20:37 发表
那个什么鸟James Webb太空望远镜应该就是类似于这个东西吧？至少物镜长的很像。小菜外行。[:a6:]
我一直很不放心詹姆斯.韦伯，那么贵那么精密的一个东西放那么远，拉格朗日第二点，出个问题都没法修。
即使恢复航天飞机都飞不了这么远。
据说咱们这个做好之后，目标是在南极最高点上修建一个比这还大的望远镜。效果直逼太空望远镜