光纖定位系統(tǒng)是LAMOST兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)之一,它要求4000根光纖在較短的時(shí)間內(nèi)精確對(duì)準(zhǔn)各自的觀測(cè)目標(biāo)。目前國(guó)際上較為成熟的光纖定位技術(shù)是采用固定的定位孔或磁扣式等方式,由于LAMOST焦面的直徑較大(1.75米),光纖數(shù)目高達(dá)4000根(國(guó)外目前達(dá)到實(shí)用的最多只有640根),故現(xiàn)存的這些光纖定位技術(shù)都很難直接運(yùn)用到LAMOST上。因此,LAMOST采用了自主研發(fā)的“并行可控式光纖定位”方案。
LAMOST的光纖定位涉及到兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn):1)硬件上需要光纖指向精準(zhǔn);2)軟件上需要把光纖坐標(biāo)框架與天球在焦面上的投影坐標(biāo)對(duì)準(zhǔn)。在郭守敬望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行和發(fā)展中心(國(guó)家天文臺(tái)、南京天文光學(xué)技術(shù)研究所)、北京大學(xué)、上海天文臺(tái)、中國(guó)科技大學(xué)等科研單位的共同努力下,截止到2011年5月底,LAMOST光纖定位取得了突破性進(jìn)展,總體精度已經(jīng)優(yōu)于0.45角秒(1σ),其中90%的光纖定位精度在1角秒之內(nèi)。
相應(yīng)的改進(jìn)工作包括:1、采用照相法對(duì)光纖單元在焦面板上的坐標(biāo)進(jìn)行多次標(biāo)定,改善了光纖單元的坐標(biāo)精度,目前96%的光纖單元在焦面板上的定位精度優(yōu)于50微米(相當(dāng)于0.5角秒)之內(nèi)。這為光纖定位精度的提高提供了硬件上的保障。2、對(duì)焦面比例尺進(jìn)行實(shí)時(shí)改正,使得焦面坐標(biāo)框架與天球在焦面上的投影坐標(biāo)對(duì)準(zhǔn),并穩(wěn)定在0.1角秒左右。3、對(duì)光纖坐標(biāo)框架進(jìn)行調(diào)整,通過(guò)對(duì)同一觀測(cè)目標(biāo)分三次不同光纖走位(零位、徑向和角向)來(lái)比較光效率的方法,消除了大氣透明度變化和光纖之間效率差異的影響,更直觀地判斷與計(jì)算平移、旋轉(zhuǎn)和焦面比例尺對(duì)光纖坐標(biāo)框架的影響,同時(shí)更準(zhǔn)確地計(jì)算每根光纖的定位誤差,提供高階坐標(biāo)形變的改正。4、對(duì)光纖坐標(biāo)系進(jìn)行精確測(cè)量,通過(guò)將4000根光纖分成160組,每組25個(gè)源分別給出不同坐標(biāo)偏置,進(jìn)行光纖定位誤差測(cè)量。
目前,90%的光纖定位精度在1角秒之內(nèi),LAMOST整體的光學(xué)效率在藍(lán)端為5%左右、紅端在10%左右,基本達(dá)到光譜巡天觀測(cè)的要求。
中心將在目前LAMOST光纖定位取得重要進(jìn)展的基礎(chǔ)上,采用提高單元標(biāo)定精度、增加導(dǎo)星CCD以及精密調(diào)整框架聯(lián)結(jié)等方法,把光纖定位精度提高到0.5角秒之內(nèi),為L(zhǎng)AMOST產(chǎn)出高水平科研成果掃清障礙。
(LAMOST信息員李紅提供)