從Bok望遠(yuǎn)鏡圓頂中眺望高處的Mayall望遠(yuǎn)鏡圓頂。 張?zhí)烀葦z

星空下正在工作的Bok和Mayall望遠(yuǎn)鏡。背景低空中發(fā)亮的紅色天空，是來源于兩百公里外鳳凰城的燈光污染。 周旭攝

光譜志

美國基特峰國家天文臺(tái)(Kitt Peak National Observatory，KPNO)位于美國與墨西哥邊境，隸屬于亞利桑那州圖森市。由于周圍一望無際的戈壁地形，加上高達(dá)2000米的海拔，使得基特峰四季干燥，溫差不大，是美國本土最好的天文觀測臺(tái)址之一。自上世紀(jì)50年代建立開始，基特峰國家天文臺(tái)一直是美國國立光學(xué)天文臺(tái)(NOAO)最大的天文觀測基地之一，也是天文學(xué)家的朝圣之地。

目前基特峰最主要的天文觀測設(shè)備是兩臺(tái)大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡：4米的Mayall和3.5米的WIYN。其他還有十多臺(tái)1—2米口徑的望遠(yuǎn)鏡。Mayall望遠(yuǎn)鏡位于基特峰最高點(diǎn)，裝配有大小為8192×8192個(gè)像素的探測器。

從2016年開始，Mayall望遠(yuǎn)鏡主要負(fù)責(zé)The Mayall z-band Legacy Survey (MzLS)巡天項(xiàng)目。該項(xiàng)目是對5000平方度的天空進(jìn)行近紅外波段的深度巡天。2018年初結(jié)束MzLS項(xiàng)目后，Mayall望遠(yuǎn)鏡開始進(jìn)行徹底改造，目前已經(jīng)順利安裝擁有5000根光纖的多目標(biāo)光譜巡天設(shè)備，將用于暗能量光譜巡天項(xiàng)目(DESI)，計(jì)劃在5年內(nèi)獲得3000多萬條中高紅移星系光譜，揭示宇宙膨脹和大尺度結(jié)構(gòu)的秘密。

與Mayall望遠(yuǎn)鏡相鄰的是由亞利桑那大學(xué)天文系斯圖爾德天文臺(tái)(Steward Observatory)負(fù)責(zé)運(yùn)行的Bok望遠(yuǎn)鏡。該望遠(yuǎn)鏡主鏡直徑為90英尺(約2.3米)，具有大視場和自動(dòng)化程度較高等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過短時(shí)間培訓(xùn)，天文學(xué)家可以獨(dú)立完成從加液氮等觀測準(zhǔn)備工作，到整晚自己動(dòng)手觀測的全部操作。

從2010年至今，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)就與亞利桑那大學(xué)合作，參與改造并利用Bok望遠(yuǎn)鏡完成了多個(gè)國際合作項(xiàng)目。自2015年開始的北京-亞利桑那巡天項(xiàng)目(BASS)使用Bok望遠(yuǎn)鏡，對5000平方度的天空進(jìn)行兩個(gè)光學(xué)波段的深度巡天，可以探測到比肉眼可見恒星暗弱數(shù)千萬倍的天體。BASS的觀測數(shù)據(jù)與MzLS項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)合，將為DESI項(xiàng)目的觀測目標(biāo)選擇作出主要貢獻(xiàn)。

基特峰也有完善的科普教育活動(dòng)。天文愛好者和游客不僅可以在白天聽取志愿者講解天文臺(tái)的歷史并參觀Mayall等望遠(yuǎn)鏡設(shè)備，還可以報(bào)名參加夜間觀測項(xiàng)目，利用游客中心的小口徑望遠(yuǎn)鏡親自觀測和拍攝近鄰的星系和星云。此外，天文臺(tái)的一角還建有目前世界上最大的反射式光學(xué)太陽望遠(yuǎn)鏡，其主鏡面直徑超過1.6米，長達(dá)87米的焦距深入地下。通過運(yùn)用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，可以獲得很高分辨率的太陽表面圖像。遺憾的是，最近幾年因?yàn)榻?jīng)費(fèi)和科研熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移等問題，該太陽望遠(yuǎn)鏡被迫關(guān)停，目前主要用于科普教育。

因?yàn)樾枰^測非常暗弱的天體，所以天文臺(tái)對天空的黑暗程度有很高的要求。由于基特峰距離圖森市僅1個(gè)小時(shí)車程，加上離亞利桑那州首府鳳凰城也不太遠(yuǎn)，兩個(gè)城市的快速發(fā)展使得城市燈光對天文臺(tái)構(gòu)成很大威脅，好在亞利桑那州空氣干凈，大氣中的塵埃顆粒較少，地面的照明燈光很難被反射到高空。盡管如此，與幾十年前相比，基特峰夜晚的天空越來越亮，美國政府一度把放棄基特峰天文臺(tái)提上日程。不過最近幾年Mayall望遠(yuǎn)鏡開始承擔(dān)DESI項(xiàng)目，WIYN望遠(yuǎn)鏡也找到了新的基金支持，讓這個(gè)天文學(xué)圣地能夠繼續(xù)運(yùn)行下去。