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薇拉·魯賓天文台

坐标：30°14′39.6″S 70°44′57.8″W / 30.244333°S 70.749389°W / -30.244333; -70.749389
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薇拉·魯賓天文台
Vera C. Rubin Observatory
完工后的薇拉·魯賓天文台巡天望遠鏡構想圖[1]
基本資料
組織LSST Corporation
位置 智利伊爾佩恩峰（El Peñón）
坐标30°14′39.6″S 70°44′57.8″W / 30.244333°S 70.749389°W / -30.244333; -70.749389[2]
高度2,662.75 m (top of pier)[3]
波長320–1060 nm[4]
啟用2015年秋季[4]
望遠鏡型式保羅-貝克/梅森-施密特廣角[5]
口徑8.4 m[4]
3.4m
5.0m
角解析度平均视宁度0.7″
0.2″ pixel size[4]
集光面積35 m²[4]
焦長9.9 m
架台地平經緯儀
http://www.lsst.org/
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薇拉·魯賓天文台（英語：Vera C. Rubin Observatory）是由美国国家科学基金会和美国能源部科学办公室联合建立的位于智利北部的天文台，该天文台的建立可追溯至2001年提出的大口径全天巡视望远镜（英語：Large Synoptic Survey Telescope，简写为LSST）。

2019年7月23日，落地该望远镜项目的天文台被命名为薇拉·魯賓[6][7]，以紀念其證實了星系中有暗物质的存在。此后LSST改指为，由薇拉·魯賓天文台的核心设备：西蒙尼巡天望远镜（英語：Simonyi Survey Telescope）将执行的时空遗珍巡天项目（英語：Legacy Survey of Space and Time，简写为LSST）[8]，该项目旨对南半球天空进行为期十年的系统性扫描和观测[9]，用于研究有关宇宙结构和演化以及暗能量和暗物质等问题[10]。

西蒙尼巡天望远镜的主镜达8.4米，并搭载有迄今為止最大的數碼相機：LSST相机，该相机重约2.8吨，大小与SUV相当，像素达32亿[11]。

现该天文台已建成进入测试阶段，预计于2025年底可正式投入使用[12]。

西蒙尼巡天望远镜

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薇拉·鲁宾天文台的核心天文觀測设备是西蒙尼巡天望远镜，该望远镜是一台8.4米口径、视场直径3.5度的大型综合巡天望远镜[13]。其主要由三個部分构成[14]：

望遠鏡支架

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望遠鏡支架 (TMA) 負責將望遠鏡精確定位、並為觀測做好準備[14]。

光學元件

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西蒙尼巡天望远镜的光學元件部分是由三個曲面非球面透鏡組成，其中最大的主鏡直徑达8.4米[14]，第一副鏡口徑为3.4米，將裝置在主鏡一個大孔內的第二副鏡口徑是5米。西蒙尼巡天望远镜的視野高達直徑3.5度（9.6平方度）。相比較之下，在地球所見太陽和月球的視直徑是0.5度（0.2平方度）。再加上LSST的巨大口徑使它收集光線能力極強，光学扩展量（英语：Etendue）高達319m²degree²[4]。

主鏡上的大孔減少了35平方公尺的平方面積，因此主鏡實際集光面積相當於直徑6.68公尺鏡片[4]（集光面積和視野的乘積得到，光学扩展量（英语：Etendue）是336 m²degree²；但實際表現會因為暈影而降低）。LSST的主鏡和第二次鏡將會是單一鏡片[15]。

LSST相机

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LSST相机的诞生，分别夺得：最大镜头[16]与最高分辨率的数码相机[17]这两项吉尼斯世界纪录。其镜头由美国公司Ball Aerospace（英语：Ball Aerospace & Technologies）及其分包商Arizona Optical Systems制造[16]。

LSST相机集成有三个巨大的镜头，其最大的镜头直径为1.57米[18]，另外两个镜头分别为1.2米和0.72米[19]。这三枚镜头会收集来自西蒙尼巡天望远镜8.4米主镜的光线并聚焦至其焦平面上[19]。其图像传感器是由189个CCD组成的阵列（每个传感器的分辨率为像素（16兆像素），总分辨率达32亿像素）[16][17]。

待正式投入使用后，其视野将达到 9.6平方度，预估该相机每晚可摄制多达15TB的图像[17]。该相机集成有六种濾鏡，但受空间限制，相机的滤镜转盘仅能容纳五个滤镜，第六个滤镜将独立存储，并在需要时通过滤镜装载器进行替换调用[20]。LSST相机的最佳波长范围是320至1050纳米（近紫外到近红外）[21]，将据此开展时空遗珍巡天项目：南天球天区面积的u、g、r、i、z、y共6个波段[22][20]的巡天观测，该观测活动将每三天巡测一遍，并持续工作十年，其获取的数据将用于创建包含数百亿颗恒星、星系和天体的超宽、超高清、縮時攝影的宇宙记录[23]，专家将据此研究暗物质和暗能量、太阳系天体、时域天文和银河系等[13]。

因為要考慮到望遠鏡穩定性、不良氣候等不利因素；LSST相機每年要拍攝超過人員所能分析的超過20萬張影像，相當於高達1.28Petabyte未經過壓縮的資料量。針對望遠鏡產生的大量資料，有效的管理和高效率資料探勘預期是該計畫的其中一個科技上的難題。部分來自LSST的資料（最多30 TB[24]）將可被Google作為及時互動式星圖之用[25]。

工程测试相机（英語：ComCam）

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ComCam是LSST相机的缩小版，用于代替LSST相机先期与望远镜结合以便展开工程测试，该相机拥有九个CCD传感器，总分辨率为1.44亿像素[23]。2024年10月24日至12月11日的七周时间里，试验团队共获取了约1.6万张曝光照片，以测试薇拉·魯賓天文台的软/硬件系统以及网络[23]。此后，LSST相机会安装在西蒙尼巡天望远镜以取代ComCam，以完成为期十年的时空遗珍巡天项目[23]。

历史

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LSST计划于2001年提出。2006年，LSST项目选址于智利北部科金博大区的帕穹山的伊爾佩恩峰（El Peñón），海拔2682公尺，就位在雙子星天文台和南方天文物理研究望遠鏡的旁邊[26]。2007年，项目开始由私人资金资助建造。2008年1月，電腦軟體界的兩位大富豪，查尔斯·西蒙尼和比爾·蓋茲分別捐贈两千万美金和一千万美金給LSST計畫，据此该望远镜被命名为西蒙尼巡天望远镜[27]。2007年11月，亚利桑那大学斯图尔德天文台鏡面實驗室成功製成西蒙尼巡天望远镜的鏡片模具[28]，並在2008年3月開始鑄造[29]，后于2008年9月初宣佈其鏡胚是「完美的」[30] 。

LSST曾是2010年天文学和天体物理学十年调查中排名最高的大型地面項目。2014年8月1日，国家科学基金会批给该项目2,750萬美元的建築預算，宣告该项目正式開始[31]。2015年4月14日[32]，奠基仪式启动，该项目正式开工[33]。项目预算达6.75亿美元[14]。

2019年，负责设计LSST相机镜头与滤镜制造的美国勞倫斯利佛摩國家實驗室完工了LSST相机的三枚镜头，送至SLAC國家加速器實驗室[19]。同年6月，美国众议院科学、空间和技术委员会主席艾迪·伯尼斯·強森和国会女议员詹妮弗·岡薩雷斯发起了重新命名天文台的倡议，并于2019年12月20日颁布成为法律[34]。2020年1月，美国国家科学基金会主任France Córdova（英语：France_A._Córdova）在美国天文学会冬季会议上宣布，为表彰薇拉·魯賓在暗物质方面的贡献，将前大口径全天巡视望远镜（LSST）更名为薇拉·魯賓天文台，使其成为美国第一座以女性天文学家命名的国家天文台[34]。

2021年10月，勞倫斯利佛摩國家實驗室将其生产的LSST相机最后一块滤镜运抵美国SLAC國家加速器實驗室，交由其完成LSST相机剩余部分[19]。2024年5月，LSST相机从美国运抵智利[20][35]。计划于2025年初，将LSST相机安装于西蒙尼巡天望远镜上。

数据处理

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薇拉·魯賓天文台每晚都会产生约20TB的数据并生成多达一千万条警报[36]。有学者据此开发了Fink系统[37]，该系统通过机器学习的方式，自动分析数据并进行分类、自动判断千新星、變星或Ia超新星等[36][38]。学者可根据选定的过滤器对大量警报数据集进行排序，以供其快速找到有用的数据[36]。

科學目標

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著名光學望遠鏡主鏡面積比較，點選影像可看大圖。

LSST的科學目標是：

因為LSST將會產生大量資料，也可能有其他意外發現。

參見

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參考資料

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  1. ^ Telescope Design 2013. [2017-04-23]. （原始内容存档于2016-05-20）. 
  2. ^ Charles F. Claver; et al, LSST Reference Design (PDF), LSST Corporation: 64–65, 2007-03-19 [2008-12-10], （原始内容 (PDF)存档于2009-03-06）  The map on p. 64 shows the Universal Transverse Mercator location of the centre of the telescope pier at approximately 6653188.9 N, 331859.5 E, in zone 19J. However, those UTM coordinates appear to be using the PSAD56 (La Canoa) datum, as other assumptions do not lead to a peak. This is apparently widely used 互联网档案馆的存檔，存档日期2010-08-13. in South American UTM grids. The coordinates above have been translated to WGS84.
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外部連結

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