正在加入国际先进水平的中国天文设备
图1 詹姆斯·韦布望远镜发布的第一张深空图片，拍摄遥远的星系与星系团，来源：NASA, ESA, CSA, STScI
目前欧美天文强国正在筹建下一代大型天文观测设备：地面精测型小视场光学红外望远镜的口径将从现在的8-10米级增大到30-40米（如欧洲的39米E-ELT，美国主导的30米TMT）；工作了30多年的哈勃空间望远镜（HST）已被6米级的詹姆斯·韦布望远镜（JWST）超越；由九个国家合作的大型射电干涉阵——平方公里阵列（SKA）也在紧锣密鼓的研制过程中；全球引力波探测计划即将进入到由五台探测器联合工作的引力波2.0时代，以空间引力波天文台为主角的引力波3.0时代也在酝酿之中。
我国也积极加入到天文观测设备的全球竞赛之中，已经建成了多个地面光学和射电望远镜（如LAMOST和FAST），正在自主建设以中国空间站2米级光学望远镜（CSST）、筹建中的地面14.5米口径的大口径光学望远镜为代表的大量先进设备。本文将要介绍是由清华大学主导的国际第一个第五阶段光谱巡天项目——宽视场光谱巡天望远镜（MUST）。
图2 LAMOST望远镜，来源：中国科学院国家天文台
宽视场光谱巡天望远镜（MUST）
MUST（MUltiplexed Survey Telescope），也即宽视场巡天望远镜项目。项目将通过国内与国际合作，建设一架口径6.5米、视场大于6.5平方度的望远镜，预计2029年建成，主要用于地面大规模光谱巡天。
作为下一代大型地面光谱巡天，MUST望远镜系统包含了望远镜主镜、副镜，主动光学与镜面支撑，望远镜转台与支撑系统，光纤定位系统，以及多种光谱仪系统等核心成分。
图4 MUST光机详细设计图，分系统已全面进入投产阶段（作者供图）
光谱巡天——SDSS的启示
图6 在建的鲁宾天文台，来源：RubinObs/NSF/AURA/H. Stockebrand
图7 夕阳下的SDSS望远镜，
来源：www.sdss4.org，Credit: David Law
以SDSS为例，据Trimble & Ceja (2010) 的统计，SDSS望远镜虽然只有2.5米口径，但因为具备7平方度和上千根光纤的快速光谱巡天能力，其科学影响甚至超过了哈勃空间望远镜和最大的地基光学红外望远镜。此外，需要指出的是，SDSS在本世纪初建成并开始工作，后端仪器通过不断地升级换代，20年来一直在不间断地实施最前沿的巡天项目，例如SDSS完成了SEGUE-1/2、BOSS、eBOSS、APOGEE-1/2、MaNGA等四期巡天项目。正如欧洲南方天文台规划报告（e.g., R. Ellis et al 2016) 所指出的，SDSS的巨大成功给我们两点启示：
富有竞争力的MUST
天文观测在今后10年内必将迎来新的一轮黄金发展期，新的海量数据将导致重大新物理的发现。可以肯定的是，在新的一轮天文观测竞争中谁能拔得头筹，仍将取决于下一代大型观测设备的建设。
下表列出了已有的和未来的主要光谱巡天项目的主要参数及其巡天性能指标。从2020年开始，数年内将会有五台望远镜投入光谱巡天，包括三台4米级望远镜（欧洲WHT-4.2m/WEAVE，VISTA-4.1m/4MOST，美国Mayall-4m镜上的DESI）和两台8米望远镜（日本的Subaru-8m/PFS，欧洲的VLT-8m/MOONS）。可见今后5-10年内必将出现继SDSS之后的新一轮光谱巡天热潮，每个巡天项目都将获得数十万条以上的中等红移（1<z<2）星系光谱和银河系内大批恒星光谱，必将极大地促进宇宙学、星系演化和银河结构等重要问题的研究。
表3 现有和未来光谱巡天望远镜性能参数比较。表中部分数据来自Ellis et al. (2016)表A3，部分数据来自各项目网站更新。MUST巡天性能是现阶段最大规模的DESI巡天的10倍以上
在全面考虑望远镜口径、视场、光纤数目、巡天时间、台址因素的情况下，MUST的巡天性能是现阶段最大规模的DESI巡天（4米级望远镜）的10倍以上。口径6.5米的MUST将拥有大于6.5平方度的大视场和多达20000根光纤，将是下一代大规模光谱巡天的旗舰级设备，并将在很长时间内保持领先的巡天竞争力。
图9 MUST在巡天深度和广度上超越其他现存或未来的光谱巡天项目（作者供图）
MUST将在建成后的第一个5年内实施一批大规模的光谱巡天项目，为引力波宇宙学、时域天文学、宇宙原初暴胀探测和暗能量本质、第一代星系和星系团的形成、系外行星探测和宜居地球证认、银河系结构和形成历史等前沿科学带来突破性进展。
上海天文馆特展《宇宙考古》中就有艺术家源于MUST所特别创作的艺术影像《寒武纪》，从寒武纪生物演化出的第一个“眼”到人类建造的“地球之眼”——巡天望远镜，以科幻的视角解读生物与“光”的关系。欢迎对MUST感兴趣的大家前来观看。
图11 展项《寒武纪》，来源：上海天文馆
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作者：蔡峥（清华大学天文系副教授、副系主任）
编辑：大头
审核：水仙
图源：文中已经标注
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新展开幕，《宇宙考古》与你相约天文馆
展览地点
上海天文馆B1临展厅
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展览介绍
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