大学联合建台
阿帕奇天文台位于美国新墨西哥州萨克拉门托山地、太阳黑子镇附近,海拔约2800米。它的建立早于1998年:1984年,新墨西哥州立大学、华盛顿大学、华盛顿州立大学、普林斯顿大学和芝加哥大学组成天体物理研究联盟(ARC),共同建设可供长期观测使用的较大望远镜。
参与者需要稳定的观测时间,而单一学校难以独力负担新台站。联盟按投入分配机时,由唐纳德·约克担任台长,库尔特·安德森负责台址事务,布鲁斯·巴利克负责望远镜。对多个候选地点的测试后,团队选择邻近国家太阳天文台的台址,以兼顾视宁度和既有基础设施。
开工与主镜延误
1985年4月17日,美国林务局签发场地使用许可,当年开始清理场地和修建道路。大学出资之外,美国国家科学基金会于1986年批准374万美元补助。台站建筑与望远镜机械部分先行建成,主镜加工却使完整系统的交付大幅推迟。
3.5米主镜采用蜂窝式轻量结构,由亚利桑那大学斯图尔德天文台镜面实验室铸造。1992年,镜面转回该实验室完成抛光和检验,同年运抵阿帕奇。此前台站曾借用卡尔加里大学的1.8米镜面,在等待中进行设备和远程控制测试,并取得室女座HV等天体的观测资料。
参考:[1]
1994年的启用阶段
完整三镜光路于1994年4月5日取得第一光,5月10日举行启用典礼,当天台址恰好可见日环食。首批仪器包括双成像光谱仪、近红外成像与光谱设备以及漂移扫描相机。7月,台站参与苏梅克—列维9号彗星撞击木星的联合观测。
初期副镜的面形问题随后需要修正,完成相应处理后,3.5米望远镜于1994年11月进入常规科学观测。首次成像、仪式启用和常规运行相隔数月。1999年5月10日用户委员会会议仍将当天明确记为3.5米望远镜启用五周年。
1998年属于另一台望远镜
1998年对应的是台内斯隆数字巡天(SDSS)2.5米望远镜取得第一光。1999年5月10日会议记录称,前一天是它首次成像一周年;仪器团队的技术论文也在建造及运行史中记为1998年5月9日,常规巡天则从2000年开始。
巡天望远镜的任务是大面积数字成像和多目标光谱测量。它采用经过修正的里奇—克雷蒂安光学系统,视场直径3度,配备多波段CCD相机和两套光纤馈入光谱仪。它与原有3.5米望远镜共用台址,但有不同的仪器设计、观测流程和合作安排。
从成像到光谱的测量链
SDSS以时间延迟积分方式扫描天空,让星像移动和CCD电荷转移相配合。这要求望远镜在大视场内保持很小的几何畸变,并精确控制运动。相机获取的图像经过标定、目标识别和测量后,又用于选择后续光谱观测对象。
2.5米设备的两套光谱仪合计可以同时取得640条光谱;成像与光谱模式按照天气和图像质量交替安排。专门的数据采集与处理系统把观测输出转换为可分析的天体记录,台站的作用因而不只在于安装望远镜,还包括把探测器、软件和研究团队接成连续的测量流程。
参考:[2]
成果与持续调试
1999年用户委员会报告,SDSS与3.5米望远镜的配合已涉及红移约5的类星体、遥远碳星和次恒星天体等研究,3.5米设备当时平均每周约产生一篇论文。这是运行中的阶段报告,而非建台当天已经具备的产出。
同次会议也记录了第三镜旋转机构的电动化,改善了中阶梯光谱仪与另一端口之间的切换。但其他仪器仍共用端口,尚不能全部快速互换。后续还安排副镜、遮光及驱动机构改造。阿帕奇的早期运行由此呈现为观测成果与工程改进并行的过程。
参考:[3]