为拓展同学们的专业视野，深化学生对仪器科学的理解，激发学生参与仪器研制与开发的热情，2025年11月15日至16日，中国科学技术大学工程科学学院精密机械与精密仪器系师生暨精密光机电与环境英才班前往位于国家天文台兴隆观测基地，开展天文仪器研学活动。
15日下午，观测基地老师为师生们作了题为“国家天文台兴隆观测基地与天文观测流程简介”的专题报告。报告系统介绍了地基夜间光学天文台选址、兴隆基地的建设历程、科研布局以及主要望远镜的观测原理与应用成果。兴隆观测站坐落于河北省承德市兴隆县燕山深处，位于燕山山脉腹地，群山环抱，植被茂密，远离城市光害，是我国光学天文观测条件最为优越的基地之一，被誉为中国天文学家的“观天利器”。兴隆观测基地不仅是我国天文学研究的重要平台，也在国际天文领域占据一席之地。作为国内规模最大的光学天文观测基地，兴隆站配备了包括2.16米望远镜、施密特望远镜和郭守敬望远镜（LAMOST）在内的一系列重要观测设备，为我国天体物理研究提供了强有力的支撑。
师生们首先参观了施密特望远镜。在望远镜圆顶内部，工作人员详细讲解了该设备的性能特点与科学使命。施密特望远镜具备大视场优势，可灵活开展多色测光，系统研究近邻星系及星系团的物理性质。为提升信噪比，观测时需使用液氮将CCD冷却至零下100摄氏度，以有效抑制热噪声。尽管白天无法进行实际观测，但通过工程师的细致讲解，同学们仍对设备的工作原理与科学价值形成了清晰认知。
随后，师生们来到2.16米天文光学望远镜前。基地老师从天文光学望远镜系统原理、结构及关键技术进行了系统介绍。这台望远镜是我国自主研制的大口径精密光学望远镜，于1989年在此正式启用。其有效口径达2.16米，配备卡塞格林与折轴两套焦点系统，转换时间仅需一分钟，这一设计在当时具有国际领先水平。该望远镜搭载了BFOSC暗天体相机谱仪、卡塞格林低色散光谱仪、多通道高速光度计和折轴高色散光谱仪等一系列终端设备，可支持多种天体物理课题的观测研究。自建成以来，2.16米望远镜长期保持我国在远东地区天体观测的领先地位。
当晚，兴隆山区夜空澄澈，师生们迎来了期盼已久的实地观星环节。在工作人员指导下，同学们使用公共天文台望远镜对各类天体进行了观测。由于当地光污染程度远低于城市，大家首次清晰观测到银河系旋臂的壮美结构。夜空中不时划过的流星与缓缓移动的人造卫星，更增添了观测的趣味与惊喜。“通过反复微调设备才能获得清晰图像，让我深切体会到科研工作的严谨与精密”，这场亲身体验使同学们对天文实测研究有了更为直观的理解。
16日上午，师生们在老师指导下使用日珥镜对太阳表面活动进行观测。观测结束后，团队参观了远东地区口径最大的大天区面积多目标光纤光谱望远镜——郭守敬望远镜（LAMOST）。作为我国天文观测的标志性仪器，LAMOST展现出其创新的设计理念与重要的科学价值。该望远镜作为世界上光谱获取能力最强的巡天设备，在银河系结构研究与宇宙演化领域发挥着不可替代的作用。
LAMOST作为国家重大科技基础设施，其系统构成复杂而精密。LAMOST项目共划分为八个子系统，包括光学系统、主动光学和支撑系统、机架和跟踪装置系统等。光学系统作为LAMOST的核心，由三部分构成：在南端的球面主镜MB、在北端的反射施密特改正镜MA，以及位于中间的焦面。LAMOST的工作原理令同学们耳目一新，它采用了一种全新的“王-苏反射施密特望远镜”设计。天体光线首先射向北端的反射施密特改正板MA，然后反射至南端的球面主镜MB，最后成像在中间的焦面上。LAMOST的球面主镜MB是固定的，对天体的指向和跟踪运动完全由反射施密特改正镜MA担任，这种固定主镜的设计大大降低了望远镜结构的复杂性。观测时，LAMOST主要在子午面附近进行，在天体经过中天前后对其进行跟踪观测。这种巧妙设计使得LAMOST能够以更低的成本实现更大口径和更大视场的结合。
在技术层面，LAMOST的两项突破性技术成就了它的卓越性能——主动光学技术和并行可控式光纤定位技术。LAMOST在其反射施密特改正镜上同时采用了薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术，这在国际上尚属首次。通过主动光学技术实时改变MA的非球面面形，校正光学系统的各种像差。另一项令同学们惊叹的技术是LAMOST的并行可控式光纤定位系统。正在兴隆基地进行设备调试工作的精密机械与精密仪器系刘志刚老师给同学们进行介绍，他说“这个系统由我们精密机械与精密仪器系师生研制，在一个直径1.75米的焦面上，实现了4000根光纤定位单元协同工作，每个单元由两个步进电机驱动，可在直径33毫米的范围内精确定位。光纤定位系统完美结合了光学、机械、电子、控制、计算机等专业知识，充分体现了我们9系的专业特点”。
LAMOST的创新光学设计使其成为世界上口径最大兼大视场的望远镜。作为中国自主创新的典范，其成功经验充分表明，在高端科研装备领域实现从追赶到超越的跨越并非遥不可及。截至2025年10月，LAMOST累计发布光谱数达到2807万条，数据量稳居世界第一。LAMOST的庞大系统构成、创新工作原理以及多项突破性成果给师生们留下深刻印象。
通过此次实地参访与近距离接触尖端天文仪器，同学们不仅加深了对天文观测技术的理解，也对仪器中相关专业知识有了更全面的认识。本次活动有拓宽了同学的视野，使同学们切身感受到光机电一体化技术在天文前沿领域的广泛应用。
（精密机械与精密仪器系）