日前，墨⼦巡天望远镜成功发布仙⼥座星系图⽚，在⽹络上引发了⼴泛关注。在惊叹宇宙之美的同时，也有不少⼈好奇，像墨⼦巡天望远镜这样的时域巡天望远镜是怎么给星空“拍照”的？它与现有的时域巡天项⽬相⽐有何不同？带着这些问题，科技⽇报记者采访了相关专家，探究时域巡天望远镜给星空“拍照”的奥秘。
墨⼦巡天望远镜的主要任务之⼀是进⾏时域巡天观测。“巡天”是指对所有可观测的天区分块逐个进⾏观测，“时域”的意思是通过重复观测同⼀天区或⽬标的⽅法监测天体亮度或其位置随时间的变化。
墨⼦巡天望远镜观测天体的原理是什么？中国科学技术⼤学天⽂学系副主任范璐璐在接受科技⽇报记者采访时介绍，墨⼦巡天望远镜是⼀台光学望远镜，具有视场⼤、像质⾼的特点。它能快速、反复地给⼤⾯积天区范围内的暗弱天体“拍照”，并利⽤重复拍摄的照⽚形成天体亮度或位置变化的动态图，搜寻宇宙中动态变化的天⽂事件。范璐璐介绍，作为⼀台主焦式望远镜，墨⼦巡天望远镜就像⼀个在焦点上倒扣了⼀台单反相机的主反射镜。
只不过，单反相机直接接收平⾏光，⽽墨⼦巡天望远镜的主焦装置收集的是来⾃主反射镜的光。据介绍，墨⼦巡天望远镜使⽤⼀个反射镜和⼀组透镜组成⼀个近似固定焦距的“相机”。这组透镜包括5块改正镜和2块⼤⽓⾊散改正镜。其中5块改正镜的作⽤是改正各种类型的光学像差，在3度⼤视场范围内保证天体图像像质优良；⼤⽓⾊散改正镜可⽤于纠正⼤⽓折射导致的⾊散效应。
“墨⼦巡天望远镜的视场⼤⼩约为6.5平⽅度。”范璐璐解释道，“换句话说，墨⼦巡天望远镜拍⼀幅图，覆盖天空的⾯积有33个满⽉那么⼤。如果只使⽤⼀⽚滤光⽚，墨⼦巡天望远镜只需3个夜晚，观测的天区就可以覆盖整个北天球。”
此外，根据研究的动态事件的不同，巡天望远镜的拍摄频次也不相同。范璐璐表示，⽬前，墨⼦巡天望远镜有两套巡天计划。⼀套计划巡天⾯积较⼩（⼏百平⽅度）、频次较⾼（每晚同⼀天区观测多次）并且曝光时间较⻓（曝光90秒），旨在搜寻快速变化的动态事件；另⼀套计划巡天⾯积较⼤（数千平⽅度）、频次较低（每周同⼀天区观测多次），曝光时间适中（曝光30秒）。与其他光学望远镜相⽐，墨⼦巡天望远镜有哪些特点？
墨⼦巡天望远镜副总设计师、⼤视场巡天科学研究团组⾸席研究员郑宪忠在接受科技⽇报记者采访时介绍，墨⼦巡天望远镜具备强⼤巡天能⼒，能够获得⼤量图像观测数据。利⽤这些数据，科学家能开展多⽅⾯的天⽂学研究，产出科学成果。⽐如，它可对天空进⾏重复扫描观测，通过对⽐图像，探测在天球上移动的太阳系天体，并能发现亮度变化的天体和类似超新星这样的爆发事件。
此外，墨⼦巡天望远镜还可通过叠加持续积累的观测数据提升观测的深度，使科学家能看到更远、更暗的天体，深⼊认识银河系和近邻宇宙的结构。
范璐璐也表示，墨⼦巡天望远镜使⽤了国际先进的主焦系统光学设计。它的相机采⽤9⽚9K×9K像素的科学级CCD（即电荷耦合器件）拼接⽽成，其科学成像总像素达7.6亿。相机同时集成了波前传感CCD和导星CCD，是国内⾸次实现⼤靶⾯⾼精度拼接的“三合⼀”主焦相机。
此外，范璐璐介绍，与其他时域巡天项⽬相⽐，墨⼦巡天望远镜具有多个⽅⾯的优势。⾸先，相⽐于之前的时域巡天望远镜——美国兹维基瞬变源探测设施，墨⼦巡天望远镜的主镜⼝径更⼤，相同曝光时间下具有更⾼的灵敏度，这不仅能使它够探测到更暗弱的动态事件，也有利于其更早地捕捉到动态事件，研究动态事件的早期变化，及时开展后随观测。
其次，墨⼦巡天望远镜台址位于我国⻘海省海⻄州冷湖镇赛什腾⼭天⽂台址C点，海拔4200⽶左右，观测条件好，光污染极低，视宁度好。“另外，得益于⾼海拔台址和特殊的光学设计，墨⼦巡天望远镜的紫外u波段灵敏度⾼，⽽现有的ZTF巡天没有紫外u波段。”范璐璐坦⾔，“⾼能动态事件在紫外波段的变化更为显著。墨⼦巡天望远镜将开展北半球独特的紫外u波段时域巡天，这有利于科学家更深⼊地研究这些事件。”