“寻天警察”创造的奇迹

□ 陈 丹

为了缅怀施密特的伟大功绩，人们把施密特设计的这种折反射望远镜称为施密特望远镜（Schmidt telescope），或者由于它专门用于天体摄影而称之为施密特照相机（Schmidt camera）

施密特望远镜的发明创造了天文学家梦寐以求的奇迹，被视为是20世纪上半叶，改变天文学和光学设计的划时代的重要科学成果。由于球面反射镜对于各个方向射入的光线是完全一样的，因此，可以获得大到15°以上的视场，而焦比可以小到1.75。波浪性的透镜又正好能改正光线经过反射镜时产生的各种像差，得到如反射望远镜一样的高清晰度。它拍摄的单张照片所包含的星像可以多达百万颗恒星和10万个星系。因此，施密特望远镜非常适合做天体摄影工作，可获得大面积天区的高清晰度照片，被人们誉为“巡天警察”。

这幅室女座星系团中心附近的照片，是由帕洛马山天文台120厘米施密特望远镜拍摄的，可以充分体现这种望远镜作为“巡天警察”作用。室女座星系团是距离我们最近的星系团（其中心距离7000光年），由于离得近，以至于它在天空横跨超过5°，大约是是满月的10倍。此图中有一连串醒目的星系组成一个星系链，穿过室女座星系团的中心，被称为马卡莱恩星系长链（Markarian's Chain of Galaxies ），长链向左上延伸，连接数个旋涡星系，包括左上角的M88。右下角最显眼的是两个大型透镜状星系——M84和M86

帕洛马山的120厘米施密特望远镜和帕洛马巡天

但是在施密特生前并没有多少人接受这一设计而请他研制大型施密特望远镜。1931年他的同事、合作伙伴沃尔特·巴德离开汉堡天文台，到美国威尔逊山天文台工作，随身带去了施密特望远镜的制作计划。当时建造5米大型反射望远镜的工程已经开始，项目负责人意识到，这种新型望远镜可以为他们的庞然大物做最好的补充，可以让它充当“导星镜”，先确定有趣的目标后，再让5米镜去仔细观察。于是首先由艺术家和工程师拉塞尔·波特（Russell W. Porter，1871 ～1949）设计了一架改正镜45厘米、口径65厘米的施密特望远镜，于1936年在帕洛马山天文台投入使用，取得令人振奋的成功——用此望远镜发现了遥远星系里的超新星；接着由威尔逊山天文台的青年光学怪才唐·亨德里克斯（Don Hendrix，1905～1961）主持磨制的改正镜122厘米、口径186厘米的施密特望远镜于1938年开始建设，期间与5米镜一样，经历了由于第二次世界大战而产生的停顿，于1948年才宣告建成。

这架后来被命名为塞缪尔·奥斯钦望远镜（Samuel Oschin Telescope）的120厘米施密特望远镜，在全球施密特望远镜中排名第二，不仅以5米海尔望远镜的配套设备闻名于世，而且以此设备为基础诞生了对于天文学产生深远影响的帕洛马巡天计划（Palomar Observatory Sky Survey，缩写POSS）。

1956年的天文学家巴德，他曾是施密特的同事，对于推动在帕洛马山天文台建造施密特望远镜发挥了巨大作用

1941年艺术家和工程师拉塞尔·波特绘制的塞缪尔·奥斯钦望远镜图

此计划由美国国家地理学会出资，由帕洛马山天文台用其120厘米施密特望远镜实施，完成于1958年（最初的底片拍摄于1948年11月，最终的观测则是一直进行到了1958年春），出版了一套空前完善和均匀的帕洛马巡天星图。使用的底片是柯达公司的14英寸103a-E红敏底片与103a-O蓝敏底片，每个天区用两种底片加宽带滤光片各拍摄一次，覆盖帕洛马天文台可见的整个天空。1958年最终完成时，被测天区南限从最初计划的赤纬-27度延伸到了-33度，共拍摄了900余组照片，彼此相隔6度。

帕洛马山天文台的改正镜45厘米、口径65厘米的施密特望远镜

哈勃与塞缪尔·奥斯钦望远镜（1948年）

自完成以来，帕洛马巡天星图风靡世界，几乎成了各国专业天文观测的标准工具，如——针对变星或新星的识别；新天体的发现，矮星系、互扰星系、星团、太阳系小天体；同时也广泛用于射电或红外源的多波段证认。

第二期帕洛马巡天于1985年至2000年进行。此时已经被命名为“塞缪尔·奥斯钦”的120厘米施密特望远镜专门加装了消色差装置，为与南天巡天保持一致，各被测天区的间距选为5度，而非之前的6度。二期巡天所用底片也换为颗粒更细致的蓝敏IIIaJ、红敏IIIaF与近红外IVN三种，共拍摄897组。这是CCD完全占领专业天文观测之前的最后一次大规模照相底片巡天。

始于20世纪50年代的帕洛马巡天，在数字时代的延续是，1994年公布的数字化巡天（Digitized Sky Survey，DSS）。空间望远镜科学研究所最初进行这一计划的目的是为哈勃空间望远镜提供引导天体，结合南天的部分数据，构成了导星星表的主体。

为塞缪尔·奥斯钦望远镜安装的大面积探寻照相机（QUEST Camera ）

塞缪尔·奥斯钦望远镜艺术照片

塞缪尔·奥斯钦望远镜圆顶

美国天文学家桑德奇（Allan Rex Sandage，1926～）在1999年的回顾文章中如是说，帕洛马巡天之前，人们对深空世界是所知无几的，那种无知的程度甚至可能让亲历者都难以回首。一二期帕洛马巡天前后跨越了数十年，标示着底片照相时代的辉煌，也见证了天文底片的没落。二期巡天过后不久，塞缪尔·奥斯钦望远镜进行了自动化改装，换用CCD，并分别在1960年建成，为纪念德国天文学家和设计工程师Alfred Jensch（1912～2001）而被命名为Alfred Jensch望远镜，其反射镜直径达200厘米，改正镜直径达143厘米，焦距为4米，视场为3.4×3.4平方度。

格林菲斯天文台的大画卷展项 此展项充分展示了塞缪尔·奥斯钦望远镜的巡天本领。这幅图像展示的是比人眼视力达到的距离远1千万倍的，太空深处的画面——离地球最近的室女座星系团中一片很小的区域。图像陈列在114块独立的珐琅展板上，每块展板高2米，宽1.2米，重约32千克，包括1百万个星系，50万颗恒星，1千个小行星和至少1颗彗星，由2004年到2005年间20个晚上“帕洛马数字巡天计划”采集的数据2千亿字节数据中选出合成，大小有24.6 亿像素。 在大画卷对面坐着爱因斯坦的铜像

阋神星的艺术概念画 阋神星是2003 UB313的正式命名。塞缪尔·奥斯钦望远镜发现了一系列柯伊伯带天体，以此星为最大，超过冥王星，导致2006年国际天文学联合会对于行星的重新定义。

卡尔•史瓦西天文台的143厘米施密特望远镜，世纪最大的施密特望远镜

其次就是我们上面介绍的帕洛马山天文台的塞缪尔·奥斯钦望远镜望，反射镜直径186厘米，改正镜直径122厘米。

1973年，英奥天文台（设于澳大利亚赛丁泉天文台之内）建成英国施密特望远镜（UK Schmidt Telescope），与塞缪尔·奥斯钦望远镜望一样，其反射镜直径为186厘米，改正镜为122厘2001年和2003年配备了近地小行星追踪照相机与大面积探寻照相机（QUEST Camera ），继续从事巡天工作，主要目标是近地小天体与变源。2005年，望远镜因首颗大于冥王星的柯伊伯带天体——2003 UB313的发现而在公众中一举成名，很大程度上也导致了翌年国际天文学联合会（IAU）对行星的重新定义。这也算是这架传奇设备经历的延续吧。

英奥天文台的英国施密特望远

全球施密特望远镜排行榜

目前全球最大的施密特望远镜在德国图林根自由邦的耶拿市陶腾堡的卡尔•史瓦西天文台（Karl Schwarzschild Observatory），米。视场为6×6平方度。20世纪70年代欧洲南方天文台在智利的拉西拉天文台（La Silla Observatory）建成反射镜直径162厘米、改正镜100厘米的施密特望远镜。此时性能更好的底片问世了，英奥天文台的英国施密特望远镜和欧洲南方天文台的施密特望远镜进行了大规模南天巡天观测，以补充帕洛马巡天的南天之不足。1994年公布的数字化巡天和2007年公布的GoogleSky巡天，也都采用这两个施密特望远镜的巡天数据。

比较大的施密特望远镜还有：委内瑞拉天文研究所的反射镜150厘米、改正镜100厘米的施密特望远镜；日本东京大学天文台木曾观测所的反射镜150厘米、改正镜105厘米的施密特望远镜；法国地球动力学与天文研究探测中心的反射镜150厘米、改正镜90厘米的施密特望远镜；瑞典乌普萨拉大学天文台的反射镜137厘米、改正镜102厘米的施密特望远镜；德国汉堡天文台的反射镜122厘米、改正镜81厘米的施密特望远镜；比利时皇家天文台的反射镜117厘米、改正镜84厘米的施密特望远镜；南非波伊登天文台的反射镜81厘米、改正镜90厘米的施密特望远镜等。

我国第一台施密特望远镜是1963年从德国蔡司公司进口的，安装在国家天文台兴隆观测站，反射镜为90厘米，改正镜为60厘米。2002年我国研制了反射镜为120厘米、改正镜为105厘米的施密特望远镜，安装在紫金山天文台盱眙的天体力学观测基地，主要从事太阳系天体和人造天体动力学的实测研究。

欧洲南方天文台在智利的拉西拉天文台建成的100厘米的施密特望远镜

耶拿天文台的90厘米施密特望远镜

紫金山天文台盱眙天文观测站的104厘米的施密特望远镜