今年以來，依托大規模光譜巡天，我國天體物理領域研究喜報頻傳。前不久，大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡（LAMOST/郭守敬望遠鏡）發布的天體光譜總數突破3000萬條，讓天文觀測儀器再次進入公眾視野。

近日，科技日報記者專訪了中國科學院院士、LAMOST總工程師崔向群，聽她講述那些被星光照亮的故事。

構建天地一體化的宇宙觀測體系

記者：國際天文儀器發展的主流趨勢是什麼？

崔向群：天文學是一門以觀測為核心的基礎科學，天文觀測的突破離不開天文儀器的革新。儀器的不斷革新使天文觀測可用的波段范圍從可見光逐步拓展到地面可觀測的無線電波段，后來又覆蓋了紅外、紫外、X射線、γ射線等電磁波段，人類由此進入全電磁波段觀測時代。

這是上個世紀天文觀測技術與儀器發展的核心主線。

當前，空間天文已成為全球科技競爭的前沿熱點，在軌科學儀器的數量和性能持續提升。與此同時，地面大型觀測裝置也在迭代升級。除了傳統的電磁波觀測，引力波、中微子等多信使觀測方式的加入，為我們打開了認知宇宙的全新窗口。這些非電磁波的宇宙信使，能夠幫助我們更深入地理解宇宙的起源與演化，破解暗物質、暗能量、黑洞的本質與形成機理，同時為地外行星與地外生命探索提供重要的補充視角。

記者：當前，我國的天文觀測儀器處於什麼水平？

崔向群：20世紀50年代初，我國明確了自主發展路線，50—60年代開始自研中小型望遠鏡。70年代左右開始建造的2.16米口徑光學望遠鏡是我國自主研制的第一代大型天體物理儀器代表。雖然其規模當時在國際上隻算中型望遠鏡，但它的創新特點突出——國際首創了焦點切換無需更換副鏡的新穎設計。這一設計獲得1977年美國天文界代表團的高度評價，並被之后的天文望遠鏡設計所效仿。改革開放后，我國天文儀器發展進入高速發展機遇期。

總體而言，我國天文儀器起步晚，但因為不斷創新和后續發展全面加速，實現了從“跟跑”到部分領域“領跑”的戰略性突圍。LAMOST的技術突破，讓我們佔據了大規模光譜巡天領域的國際制高點。此外，500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）讓我們在低頻射電觀測領域獨步全球﹔空間天文也取得不少成就，“悟空”號發射實現我國空間天文“零”的突破，“慧眼”“天關”“夸父一號”“羲和號”以及國際合作的天基多波段空間變源監視器（SVOM）等一批天文衛星在軌運行，形成了天地協同的觀測格局。

記者：您提到天文學正在進入空間天文時代，但我也注意到，國內外依然在大力建設地面望遠鏡。

崔向群：地面觀測和空間觀測是天生的互補關系，誰也取代不了誰。空間望遠鏡能徹底擺脫大氣層，覆蓋地面完全看不到的遠紅外、紫外、X射線等波段。但地面望遠鏡的優勢也非常突出：沒有火箭載荷限制，口徑能做得大得多﹔地面望遠鏡壽命長、維護方便，運行幾十年很常見，易於升級改造和儀器換代，相同口徑下造價也低得多。隨著自適應光學技術實時校正大氣抖動能力的不斷提升，地面望遠鏡在紅外波段的成像質量已可與空間望遠鏡相媲美。

記者：地面和空間望遠鏡應該如何配合，才能實現投入產出比最大化？

崔向群：必須地面與空間“兩手抓”。空間能夠觀測地面看不到的特殊波段，可以做全波段精細觀測﹔地面可以靠大口徑和低成本優勢，做大視場大規模巡天觀測和天體的長期監測、部分波段的高分辨精細觀測和更暗弱目標的觀測，兩者互為支撐。未來，空間站會為空間儀器的在軌維護提供便利。

另外，除了常規地面和純空間，現在還有准空間觀測這個高性價比路線。比如南極冰穹A，觀測條件已經非常接近太空。我們在昆侖站放置了小望遠鏡，實現無人化自動觀測。當然，在這些地方進行觀測還需要克服極光、結霜的影響。再遠一點，月球也是一個絕佳的觀測台址，尤其是月球背面，沒有地球的輻射干擾，是天文觀測的理想地點。

接過宇宙奧秘探索的接力棒

記者：是什麼契機讓您選擇了天文？

崔向群：最早就是被好奇心推著走的。小時候我特別喜歡看《十萬個為什麼》，我記得那套書一共8本，裡面那些關於宇宙和星星的問題，總讓我覺得特別神奇。那時候城市裡還沒有這麼多燈光，夏天晚上坐在院子裡乘涼，抬頭就能看到整條銀河。我就拿著書，對著天空找牛郎星、織女星、北斗七星，當時那股興奮勁兒我到現在都記得。

長大后，我了解到我們的祖先早在幾千年前就開始系統觀測天象，留下了世界上最早且最系統連續的超新星記錄、彗星觀測記錄和恆星星表，為人類天文學發展作出了不可磨滅的貢獻。能接過這個接力棒，在科學前沿繼續探索宇宙奧秘，為人類文明貢獻一點中國力量，我覺得特別榮幸。

記者：您在畢業后原本被分配到省會城市的大型飛機制造廠工作，但您為何要求到偏僻山溝的光學儀器廠工作？

崔向群：是的。我是工農兵大學生且學的是光學儀器專業，我覺得要學以致用，不浪費學到的知識，就主動申請去光學儀器廠。當時，我心想，山溝就山溝，沒有什麼不可以。到了那邊，我就主動找事做，改造機器、工具，研究高速拋光等，不甘心隻做普通工人。

記者：恢復研究生招生后，聽說您騎了40裡山路前去報考。

崔向群：那時候還沒有收音機，只能聽喇叭廣播，聽說恢復招研究生后，我決定直接報考天文儀器專業的研究生。當時的交通還不是很便利，我就借了一輛自行車，上坡推著走，下坡或平路就騎一段。當時隻有滿心的歡喜，根本不覺得這個山路有什麼，覺得有書讀就心滿意足。

記者：在研究生學習期間，您最大的收獲是什麼？

崔向群：我剛讀研究生時，就讀到了美國國家光學天文台的幾篇前瞻性研究文章，裡面提到了幾種25米口徑大望遠鏡方案的初步設想。當時國際上已經開始在做8米和10米口徑的光學紅外望遠鏡。在閱讀這些前沿文章的過程中，我對天文觀測的興趣越來越濃厚。因為這些文章一下子打開了我的眼界，讓我看到了天文光學工程未來幾十年清晰的發展方向。這種能觸摸到未來的感覺，讓我更加熱愛這個領域。

三項關鍵技術突破成就LAMOST

記者：您曾說過，LAMOST設計方案是“概念創新”。

崔向群：應該說，望遠鏡“概念創新”是核心，關鍵技術創新是為了實現這個新概念。國際天文界有個公認的百年困局：大口徑和大視場就像魚和熊掌，永遠不可兼得。一方面，望遠鏡口徑越大，集光能力越強，越能探測到遙遠暗弱的天體，但視場卻越窄，每次只能觀測少數幾個目標﹔另一方面，若追求大視場，則口徑必然受限，無法探測宇宙深處的暗弱對象。對於天體的光譜觀測而言，由於需要將光線色散分光，因此同樣亮度的目標，光譜觀測所需的口徑要遠大於成像觀測，這就更要求望遠鏡同時具備大口徑和大視場——而這恰恰陷入了上述兩難的百年困局。

上世紀80年代，我國天文學領路人王綬琯院士提出將大規模光譜巡天作為我國天文學發展的突破口，因此必須要解決這一百年困局。這在當時是沒人敢想的事。1986年，我國天文光學領軍人蘇定強院士在國際會議上首次提出：將主動光學技術應用於經典反射施密特系統，打造鏡面可實時變形的“主動變形鏡光學系統”，且鏡筒固定不動。這一原創思路也被我國FAST沿用，成為其核心技術“主動反射面光學系統”的理論基礎。

記者：這個全新概念是如何變為現實的？

崔向群：要在LAMOST上實現這一原創思路，離不開三項關鍵技術突破。

一是全球首創的拼接變形鏡面主動光學技術。我們是第一個“吃螃蟹”的——用24塊1.1米對角線尺寸的六角形小鏡拼接成5.7米×4.4米主鏡，背后888個高精度促動器可實時調整鏡面形狀，面形精度達三千分之一頭發絲，形成連續動態曲面，就像波浪一樣。

二是前所未有地在一架望遠鏡中採用了兩塊拼接鏡面，另一塊6.7米×6.1米鏡面同樣採用37塊小鏡拼接。當我第一次在國際會議上報告這個方案時，國外專家大多是一種覺得我們實現不了的質疑旁觀態度。直到后來的一次國際會議上，我展示了我們已經拼接完成的兩面鏡子的照片，全場爆發出長時間的熱烈掌聲。那個場景我至今都忘不了。到現在，全球都沒有出現第二台同類望遠鏡。

三是分小區並行可控式光纖定位技術。在大焦面布置4000個獨立小區，每個小區有一根由微型機械手控制高精度移動的光纖。這些微型機械手可在幾分鐘內將所有光纖同時對准各自的目標天體，一次曝光最多能獲取4000個天體的有縫光譜。與國際上已有的光纖定位方法相比，其觀測效率大幅提升，運行費用大大減少。LAMOST的建成極大推動了全球天文發展，激發了國際上多項大規模光譜巡天計劃，其分小區並行光纖定位技術更被多國仿效。

錨定光譜巡天更長遠目標

記者：面向未來，您和團隊的核心攻堅目標是什麼？

崔向群：核心目標很明確。已經搶佔的制高點要牢牢守住，還要向更高的制高點發起沖擊。現在歐美國家都在規劃更大口徑、更大規模的下一代望遠鏡，國際競爭非常激烈，我們絕不能停下腳步。

本世紀天體物理學的前沿研究，依然需要更大規模的光譜巡天。光譜相當於天體的“DNA”——通過光譜，我們能知道這個天體的物理化學信息，研究天體的物理本質、結構和演化。光譜數據越多、越精確，我們對宇宙的理解就越深刻。

具體到工程上，我們首先要全力推進LAMOST的升級，實現同時觀測上萬天體光譜，進一步提升觀測性能和效率。目前LAMOST中國科技大學光纖定位技術團隊已經將光纖定位單元發展到更小的尺寸，可以將LAMOST的光纖數增至萬根以上。此外，還要把AI深度融入望遠鏡的運行維護。整個望遠鏡系統上有成千上萬個元器件，包括傳感器、促動器、光纖單元、電機、光譜儀等，利用AI對這些元器件進行實時監測，可以實現望遠鏡的智能化運行。

我們更長遠的目標是研制同時觀測3萬個天體光譜的12米口徑大視場超大規模光譜巡天望遠鏡ESST，獲得上億天體的光譜，使我國站上光譜巡天下一個更高的高地。

記者：我國大科學裝置應如何進一步自主化發展？

崔向群：我們一直在穩步推進核心部件研發，裝置整體性能也在持續升級。目前部分特殊材料、精密元器件依舊需要進口，這說明我們的研制工藝體系還有待提升。我們也要主動布局前沿技術，減少對外依賴，以重大科研項目反向帶動國內產業技術進步。

大科學裝置兼具科學前沿與技術創新雙重屬性，因此，我們既要堅持技術創新，也要前瞻布局科研方向，產出高水平原創成果。

此外，我們將堅持開展國際合作，包括以我為主的國際合作，依托大規模光譜巡天優勢，布局新一代觀測設備，不斷突破現有認知，奔赴宇宙深處。天文領域具備良好的國際合作基礎，我們將在國際學術平台上持續發布光譜觀測數據，開展學術交流，積極尋求深度協同合作機遇。（記者 姚易安）

【人物檔案】

崔向群，天文光學和天文望遠鏡專家、中國科學院院士、國家重大科技基礎設施大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡（LAMOST/郭守敬望遠鏡）總工程師。獲2項國家科技進步獎二等獎、3項江蘇省科學技術獎一等獎、1項江蘇省科學技術獎二等獎、何梁何利科技進步獎、中國科學院杰出科技成就獎，獲國家杰出專業技術人才、全國三八紅旗手稱號。編號為511238號的小行星被命名為“崔向群星”。

【致青年科技人才】

LAMOST的成功，離不開兩種寶貴的文化傳承：一是王綬琯院士提出的“天體物理學家+天文儀器專家”的“乒乓球雙打”，二是“用同樣的錢做更高水平的事”的創新文化。

現代大科學時代，學科交叉日益深入。盡管分工越來越細，但分工不等於分家。儀器專家要了解科學需求，觀測科學家要熟悉儀器，隻有像雙打選手一樣互相補位、默契配合，才能攻克重大科學難題。

更要傳承老一輩敢為人先的創新精神。天文是追求極限的學科，我們要通過技術和方法的創新看得更遠、更暗、更准。

現在國家高度重視科技發展，你們趕上了好的時代。希望大家熱愛科研、全身心投入，在各自領域做出人生亮點。國外同行曾對我說“Make your life interesting”。我也將這句話送給你們。

——崔向群