西西河

主题:【原创】国家天文台:兴隆站与怀柔站 -- 一军

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  • 家园 【原创】国家天文台:兴隆站与怀柔站

    8-14~16日。

    前往兴隆站。兴隆县属于河北承德市,与北京密云毗邻,在北京东北方向,因此路过大城子长城:

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    典型的燕山景观,正是这一系燕山,从濒临渤海湾的山海关,向西南延伸,阻挡了过去几千年的北方游牧民族要进入华北平原,只能选择几个关口:

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    山谷溪流被截断后,在半山腰形成的小水库:

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    山上的民居:

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    在山谷间婉转而行,一转头,穿过路边杨树的间隙,就看到了远处山梁上白净的lamost望远镜:

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    在公路上行至长河套村,一拐进入前往天文台的专用公路,一条很窄的只能勉强容纳双向会车的路,

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    穿过长河套村,路边好几块这样的告示牌:

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    这是遭荒废的民居?不是,这是兴隆站60年代建于山下的宿舍,后来改作养鸡场,再后来,就废弃了。。。

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    墙壁上还残留着文革时期的标语:

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    路边裸露岩石断面,红色与白色,还叠压了碎砾石:

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    达到目的地,山顶的兴隆站,这里是住宿的地方,兴隆站的招待所,设计很现代化的楼,大幅面的玻璃窗,其实到了晚上,都必须用窗帘遮得严严实实,这里的规矩,以免光污染:

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    这是与宿舍相连,另一头的食堂:

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    宿舍楼前的野花很漂亮:

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    本帖一共被 2 帖 引用 (帖内工具实现)
    • 家园 请问这个地方开车怎么去?

      自己开车去接待不?还是要跟旅行社去

      我孩子比较喜欢天文,想带他去参观一下

    • 家园 还是上高中时去过兴隆站

      现在只记得晚上烤从附近地里弄来的老玉米吃的丑事儿了。

    • 家园 【原创】国家天文台:兴隆站与怀柔站。2

      暮霭很快降临,群山间升腾起薄雾,在兴隆站的悬崖边,一览无余:

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      暮色苍天下的lamost:

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      来个近照,很庞大的!:

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      注意!光看照片,估计很多人都会认为那个斜着指向天空的柱状建筑,是望远镜看星星的镜筒,其实是误会,因为明显这个部分是固定指向,是指向正南方,没法用来看星星,实际上,其上端是封闭,这个部分,只是整个lamost望远镜的反射镜镜筒部分,下面有内部照片,再仔细讲解。

      而下面这个,才是星光首先进入的地方,是经典的大圆顶,两边对称的桁架,是用来承载在观测时,被分开旁移作两瓣的圆顶。

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      再近点,注意,左边是反射镜部分,右边才是“物镜”:

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      • 家园 【原创】国家天文台:兴隆站与怀柔站。3

        lamost前面坪地上,一棵很美的树:

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        让这棵树与目前国内口径排第二,在90年代初曾经亚洲排第一的2.16米斯密特望远镜合个影:

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        木星升上来了,位于图中树影的旁边,那个模糊的黄斑点。。。没有三脚架,尝试了几次,只能拍成这样了:

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        第二天早早起来,想看日出,但只看到了这个:

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        东方厚厚的云层,群山间雾气也很重

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        我所站位置的悬崖栏杆:

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        总算钻出云层的太阳:

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        迅即又被云遮盖住,只留下一抹红晕:

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        回头,看看西边山梁上一排的镜子:

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        低头,是早起疾行的山蚂蚁:

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        这是一台早期的红外望远镜:

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        山梁顶头的气象台:

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        气象台的位置绝好,窗外走廊凌绝壁而展开:

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        坐这里喝杯茶,是不是很爽?

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        坐这里回头,就是lamost斜翘着指向南天的反射镜端,很清楚,这端封闭,打不开的。因为里面是一面反射镜,把从"物镜"射过来的星光,反着向下射到焦面"目镜"上。

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        气象台里一间刚装修完的房间,很后现代,应该不是小资喝咖啡的地方。。。那两个圆形天窗,覆盖着透明半球壳,应该是用于安装气象观测设备的:

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        • 家园 【原创】国家天文台:兴隆站与怀柔站。4

          气象台的室外测量设施:

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          近看,带太阳能,电力自持的:

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          近看lamost的反射镜端:

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          83厘米反光望远镜,被简称为NBT,也就是NB望远镜:)

          N是国家天文台的首字母,B是北师大的首字母。

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          天文台的绝大多数望远镜都是沿着这条路排列的

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          这条路的西端,是lamost:

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          lamost再往西,就是2.16米斯密特望远镜:

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          站在lamost脚下往西看,就是那棵有名的树和216的合影:

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          拉近点看216:

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          从西向东看lamost,这下看全了,左边被桁架遮拦的,是物镜,也就是星光首先是进入这个镜子,当然,工作时,圆顶分开作两瓣,移到桁架上呆着,物镜就可以在相当大的范围内,随意指向任意天区;中间塔式建筑,是焦面目镜,也就是我们从这个镜子获得星光信号,只不过lamost的独特之处,在于这里不是用眼睛看,而是用4000根光纤,每一根负责对准一颗星星,来看;最右边的塔式建筑,是反射镜,比较简单,就是顶上搁着一面反光镜子;那么整个望远镜的光线道路就是:星光首先进入左边的物镜,物镜把图像射向最右边的反射镜,反射镜再把图像射向中间的目镜,在目镜上聚焦成像:

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          走近216,其实也是相当之庞大的,毕竟曾经做过亚洲老大:

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          它的名字就叫贰米壹陆!透着骄傲,呵呵,这个庞然大物是江南造船厂制造的。

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          从216的门口看lamost,新一代啊!

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          换个角度看216之大:

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          经典结构的216的圆顶是旋转的,再结合中间那条开缝,就可以看到任意天区,而lamost是简单的把半球作两瓣分开

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          再站在216下面,看看远处的风景:

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          • 家园 【原创】国家天文台:兴隆站与怀柔站。5

            在进入lamost之前,听lamost项目的赵永恒主任讲解lamost概况:

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            首先看物镜,也就是两边对称建有桁架的塔。

            进入塔内,电梯升到第N层,(据赵主任说,N常常变动,因为各个楼层在逐层建设调整。。。),就看到了物镜底下一层,这个部分主要是负责物镜转动的机械,控制精度是0.n角秒?不好意思,我忘记了。

            转盘细节:

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            爬上一层楼梯,就看到了物镜,更专业的叫法,是“反射施密特修正板”,这里有lamost非常自豪的地方:使用了两大技术-

            1,镜片的拼接技术,整个大镜面,是由24块对角线长为1.1米的六角形小镜面拼接为一个大的反射施密特修正板,由镜面后面的服侍机构自动完成的。所谓施密特修正板,简单地说,是因为,假设没有这块修正板,而直接让星光投射到球形的反射镜面上,会产生所谓球面像差,从而使得星光发生畸变,这块修正板,正好是用于抵消掉球差,使得星光先通过这个修正板发生畸变反射后,再投射到反射镜上,反射出来的图像的球差就被完全抵消掉了,因此,这个修正板本身具有特定的反射特性,也就是特定的反射曲面。

            2,每个小镜片都是完全的平面镜,那么怎么可能由平面小镜,拼接为具有复杂曲面的施密特修正板呢?小镜的后面,都有压力弹簧,压力弹簧连接着微步进电机,由步进电机提供高达纳米量级的伸缩,从而让压力弹簧迫使镜面发生变形,直至镜面形成预定弧度的曲面,并能够矫正其他误差与变形,而这一切,同样是由背后的服侍机构自动完成。

            这两大技术实际上就是主动光学的概念,而集成到一起,目前世界上独此一家,因为其他镜子,或者只是使用了拼接技术,或者只是使用了变形技术。

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            上面照片,是站在下面看物镜的背后部分,因为镜子现在没工作,是朝正上方,并覆盖着布帘的。可以看到六角形镜子的边缘,以及镜子背后密布的步进电机变形机构。注意,物镜的镜子只有2.5厘米厚,这正是所谓的大口径薄镜技术,因为,如果采用一块完整的镜片,来做大口径望远镜的话,必然导致整个镜片非常沉重,而镜片的自重过大之后,必然导致其自身在重力作用下发生形变,正是这个原因,限制了我们采用整块镜片做望远镜的口径。而如果采用多个小镜片拼接技术,就可以使用薄镜片了,从而有效扩大望远镜的口径。lamost的整个有效通光口径就达到了4米。

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            这个主动光学系统,重要的技术,就是几何尺度的信息反馈与处理技术,每个步进电机的控制,就是使用工业单片机,而整个镜子的集成处理,则是服务器。其中的几何测量,采用的是光栅,能够达到纳米量级。

            构造整个镜子的蓝色桁架,象一个大碗,能够在一个纵切平面上转动,这个转动是依靠对碗形龙骨片的摩擦传动而进行的,之所以采用摩擦传动,而不是常见的齿轮传动,是为了得到更高的传动精度,以及避免了齿轮传动的机械振动。

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            星光首先通过上面的修正板,然后穿过40米长的镜筒,反射到下面这块最大的镜子上:

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            这块镜子我称为反射镜,其实正是作为反射式望远镜的lamost真正的物镜,也就是说,假设去掉上面的修正板,那么星光就应该首先射到这块反射镜上。

            这块反射镜,是纯粹的球面镜,当然,也是由小镜片拼接而成了,只不过这里用了37块,每块的对角线长也是1.1米,只是厚度增加为7.5厘米。

            这个球面镜如果给做成一个完整的球体,那么其半径就是40米,而修正板正好位于其球心位置。所以这么从下往上看,很微小的弧面,几乎难以察觉。

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            换个角度看:

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            相比于修正板,这块反射镜就只是使用了拼接技术,而没有镜面变形技术,因为它只需要形成一个球面反射镜即可。

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            星光在反射镜上经过反射放大之后,斜着向下投射聚焦到“目镜”上,于是我们再回到目镜的位置,也就是中间那个塔式建筑的顶端,通过斜卧的40米长的镜筒,向上看反射镜,可惜里面比较暗,拍不清楚,只能模糊看到反射镜的蜂窝状边缘:

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            好了,再看非同寻常的向上迎接星光的“目镜”:

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            这块目镜其实是由4000根光纤组成直径为1.75米的圆盘,在成像时,每根光纤自动移动以对准一颗星的像,以把它的星光传送到光谱仪上进行光谱分析。

            这是lamost的一个世界纪录,因为迄今为止,能够同时看多个星星的望远镜的最高纪录,是500颗,lamost达到了4000颗。这就是lamost的全名“大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜”中,大天区面积多目标的来源。这就极大地提高了巡天的生产率。

            这里有个细节问题,4000根光纤,每根光纤都有信号与动力以及控制信号传输,即使是1.75米的直径,上万根线缆接出来,够头疼的,幸亏无线技术的发展,每根光纤头的后面,采用了手机技术,无线发射射频信号,相当于4000个手机,同时给接收机打手机,不算多,很容易处理。所以可以看到,光纤盘的后面,很干净。

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            lamost看完了,可惜里面太暗,没法拍更多的细节照片。整个建筑是由武汉造船厂,也就是我国制造潜水艇的主力厂家,采用潜艇制造技术完成的,其主体结构都是双层船用钢板,除了结构钢性,最主要的目的,是导热好,通俗地说,就是屋里屋外基本总是同一个温度,而为了更好地达到此目的,在反射镜镜筒的顶端,还安装了极其庞大的通风管道,使劲把集聚在整个建筑顶端的热空气抽走。为啥呢?就是单纯为了减少光路空间的空气流动,一切为了成像质量好。

            这就是通到外面山坡下的巨大的通风管:

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            这样就导致一个严重后果:冬季在观测的人,在这个里面会冻得够呛,这里最冷应该可以到零下20多度吧。。。北京城区最冷都可以到零下十多度的。没办法。。。

      • 家园 送花得宝

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    • 家园 :)支持原创

      前面第一、二张是在上山的缆车里拍的吧?

      • 家园 不是缆车

        大城子长城,应该还是野长城,只是路过,不会有缆车,是在大巴上拍的。前面的照片,一直到下车住宿之前,都是在大巴玻璃窗里面拍的。

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