天文觀測重要手段是天文望遠鏡。用無線電天線探測到來自銀河系中心(人馬座方向)的射電輻射,標誌著人類打開了在傳統光學波段之外進行觀測的第一個窗口。二次大戰後,射電天文學脫穎而出。射電望遠鏡為射電天文學的發展起了關鍵的作用。六十年代天文學的四大發現:類星體、脈衝星、星際分子和宇宙微波背景輻射,都是用射電望遠鏡觀測得到的。
除了射電觀測,非可見光天文觀測還包括紅外觀測、紫外觀測、X射線觀測和γ射線觀測等。由於這幾種天文觀測受地球大氣的影響更大,人們往往將望遠鏡安裝在飛機上,或用熱氣球載上高空。此後又用火箭、太空梭和衛星等空間技術將望遠鏡送到地球大氣層外。
空間觀測設備與地面觀測設備相比,有極大的優勢。光學空間望遠鏡可以比在地面接收到寬得多的波段。由於沒有大氣抖動,解析度也得到了極大地提高。空間沒有重力,儀器也不會因自重而變形。空間天文觀測太空飛行器把觀測儀器送到離地面幾百公裡高度以上的宇宙空間進行天文觀測的航天工具。空間天文觀測﹐又稱為大氣外觀測。雖然人們在衛星上天以前﹐已開始利用飛機﹑氣球﹑火箭進行探測。
一個完整的空間天文探測系統包括太空飛行器﹑運載火箭和地面支援設備三大部分。太空飛行器是裝載科學儀器﹑執行探測任務的主要部分。進行空間天文觀測的太空飛行器必須具有控制自身姿態變化的能力﹐具有精確的定向精度﹐以完成證認天體﹑確定輻射空間分布和輻射源位置的任務。為了進行複雜的科學考察﹐太空飛行器還必須具備大規模數據貯存和快速傳輸的能力。世界各國相繼發射了大量太空飛行器。為了執行各種特定的使命﹐還發射了一系列考察衛星﹑行星和行星際的太空飛行器﹐構成不同的觀測系列。
近日,由國家天文臺和天津大學共同申報的「中國虛擬天文臺基礎軟體與系統」獲得科學技術進步二等獎,中國虛擬天文臺針對國內天文觀測設備與科學數據開放共享具體需求,基於雲計算、高性能計算、大數據等技術,為我國天文學界研發了支持從觀測時間申請、海量天文數據歸檔發布、在線數據分析處理到學術成果管理等環節,涵蓋天文學研究全生命周期的基礎平臺,是國際上首個實際應用的虛擬天文臺,2015年正式運行,已有正式註冊用戶2萬2千餘人,其中科研用戶3200人,是中科院天文大科學研究中心指定的觀測技術服務平臺,為LAMOST、FAST等國家天文大科學工程以及國內各核心天文觀測設備提供直接支持。
虛擬天文臺
是由虛擬的數字天空、虛擬的天文望遠鏡和虛擬的探測設備所組成的機構。在天文學中對整個天區進行觀測、普查稱為巡天。利用伽馬射線巡天、X射線巡天、紫外巡天、光學巡天、紅外巡天和射電巡天所得到的觀測數據,用適當的方法對數據進行統一規範的整理、歸檔,便可以構成一個全波段的數字虛擬天空;而根據用戶要求獲得某個天區的各類數據.
就仿佛是在使用一架虛擬的天文望遠鏡;如果再根據科學研究的要求開發出功能強大的計算工具、統計分析工具和數據挖掘工具,就相當於擁有了虛擬的各種探測設備。因此,虛擬天文臺是網際網路時代天文學研究發展的必然產物。虛擬天文臺將徹底改變人們對天文學研究工作的看法:將來不會再有天文學家在黑暗中用手調節望遠鏡,天文學家要取得數據只需要打開電腦、登錄網站、輸入幾個參數、點幾下滑鼠即可。
建立虛擬天文臺的意義
國際虛擬天文臺(簡稱IVO)正處於起步階段,中國天文界以及作為中國天文界唯一大科學工程的LAMOST項目應該積極參與,從一開始就把自身融入到這股將為天文學帶來一場新的革命的浪潮中。中國虛擬天文臺的建設是非常必要的。
1、只有加入國際虛擬天文臺聯盟,才能以平等的身份全方位共享IVOA的技術與資源。
2、建設China-VO是實現LAMOST、BATC巡天等我國自產數據與IVO數據融合的最佳途徑。
3、建設China-VO可以培養一批與IVO相適應的天文學家和技術人才,為未來中國天文學的發展提供智力支持。
4、可以利用IVO豐富的資源加強教育和科學普及工作,提高我國公眾的科學素質。
大樣本光譜巡天是LAMOST工程的本質特點,把LAMOST建成為「VO-oriented LAMOST」不但是LAMOST本身的需要,也將是中國對世界天文的重大貢獻。它的觀測數據將成為China-VO的基礎,為國際虛擬天文臺和天文學的發展做出貢獻。
虛擬天文臺的功能服務項目
從IVO的發展趨勢以及IT領域的技術動向來看,層次式的體系結構將是未來網格技術發展、WEB服務以及IVO體系結構的主流。China-VO的基本體系框架:
1、構造層
是整個虛擬天文臺系統的資源基礎,其中包括各種數據資源、計算資源、網絡資源、存儲資源等。這裡China-VO將充分利用中科院科學資料庫的現有數據資源和數據存儲資源,以及中國科研網的網絡資源。資源層將採用符合開放網格服務架構標準的網格系統,比如Globus Toolkit為基礎,配合其他網格系統服務工具,利用標準的數據模型和服務模型,通過抽象化實現統一的數據訪問和統一的計算訪問以及網格系統管理等功能。
2、匯集層
包括最能體現天文特色的各種VO服務,比如數據處理、數據挖掘、統計分析、可視化等應用服務。
3、用戶層
也就是虛擬天文臺門戶(簡稱VOP),是虛擬天文臺體系的最高層,直接與虛擬天文臺用戶接觸。用戶層的基本職能是用戶任務提交和處理結果返回。根據用戶類型的不同,比如天文學家、其他學科科研人員、大學生、理科教師、天文愛好者、中小學生、網絡衝浪兒等,VOP將提供相應的任務提交界面和結果顯示方式。對於職業天文學家,VOP將提供最為全面、高級、可自定義的任務提交界面,處理結果的返回方式也可以讓天文學家最大限度的進行定製。
對於有較高科技知識基礎的用戶,比如其他學科的科研人員、大學生和理科教師,VOP將在任務提交、結果返回方式的選擇上提供一定的自由度,同時提供與這些用戶知識水平相適應的輔助工具和資料文檔。具有一般知識水平的普通大眾可能會在數量上佔據虛擬天文臺用戶的多數,不過這些用戶對虛擬天文臺的功能要求相對簡單。為了讓普通公眾也能理解高深的天文學,VOP將提供各種可視化工具和友好的人機界面,把觀測數據和處理結果生動的、以公眾樂於接受的形式提供給這些用戶。
新聞來源:中國科學院國家天文臺、百度