人類對宇宙的探索歷程，是一部不斷突破認(rèn)知邊界的史詩。從最初用肉眼仰望星空，到借助望遠(yuǎn)鏡捕捉遙遠(yuǎn)天體的微光，再到如今試圖解讀光信號中隱藏的宇宙密碼，每一次技術(shù)革新都在重塑人類對宇宙的理解。伽利略將望遠(yuǎn)鏡指向夜空時(shí)，發(fā)現(xiàn)了月球表面的環(huán)形山和木星的衛(wèi)星；哈勃通過長期觀測，證實(shí)了星系紅移現(xiàn)象，為宇宙膨脹理論提供了關(guān)鍵證據(jù)。這些里程碑式的發(fā)現(xiàn)，不僅擴(kuò)展了人類的視野，更顛覆了傳統(tǒng)的宇宙觀。

在浩瀚宇宙中，可見物質(zhì)僅占極小比例。天文學(xué)家通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，普通物質(zhì)和輻射的總和不足宇宙總質(zhì)能的5%，而剩余的95%則由暗物質(zhì)和暗能量構(gòu)成。這兩種神秘成分如同宇宙的隱形骨架，暗物質(zhì)通過引力作用維系著星系的結(jié)構(gòu)，暗能量則以排斥力推動宇宙加速膨脹。盡管科學(xué)家們通過引力透鏡效應(yīng)、宇宙微波背景輻射等間接手段證實(shí)了它們的存在，但至今仍未直接探測到暗物質(zhì)粒子，對暗能量的本質(zhì)也知之甚少。這種認(rèn)知上的空白，正推動著全球天文學(xué)界展開新一輪的探索競賽。

國際天文學(xué)界已部署多項(xiàng)大型觀測計(jì)劃，試圖解開暗物質(zhì)與暗能量的謎團(tuán)。美國的暗能量光譜儀（DESI）項(xiàng)目通過測量數(shù)千萬個(gè)星系的紅移，繪制宇宙膨脹的歷史圖譜；歐洲的歐幾里得空間望遠(yuǎn)鏡將利用寬視場成像技術(shù)，研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成；日本的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡配合Prime Focus光譜儀，也在開展高精度星系巡天。這些項(xiàng)目各具特色，但都面臨著技術(shù)挑戰(zhàn)：如何在保證觀測精度的同時(shí)，覆蓋更大的天區(qū)范圍？如何高效獲取海量天體的光譜信息？這些問題的答案，可能隱藏在下一代光譜望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)中。

中國天文學(xué)界正通過“空—地”協(xié)同觀測體系的建設(shè)，逐步縮小與國際先進(jìn)水平的差距。已投入運(yùn)行的郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）在恒星光譜巡天方面取得顯著成果，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡（WFST）則專注于時(shí)域天文觀測，能夠捕捉超新星爆發(fā)、引力波電磁對應(yīng)體等短暫天文現(xiàn)象。預(yù)計(jì)2027年發(fā)射的中國空間站巡天空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）將具備高分辨率成像能力，但其光譜分辨率有限，需要地面大型光譜望遠(yuǎn)鏡的配合，才能精確測定遙遠(yuǎn)星系的距離和運(yùn)動狀態(tài)。這種“圖像+光譜”的協(xié)同觀測模式，正成為現(xiàn)代天文學(xué)研究的新趨勢。

在這一背景下，4.4米口徑的光譜望遠(yuǎn)鏡JUST項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。該望遠(yuǎn)鏡選址于青海冷湖天文觀測基地的賽什騰山，這里海拔4200米，大氣透明度高，夜空暗度達(dá)到世界頂級水平，是開展光學(xué)天文觀測的理想場所。JUST的設(shè)計(jì)目標(biāo)直指當(dāng)前宇宙學(xué)研究的核心問題——暗能量的本質(zhì)。通過獲取數(shù)千萬個(gè)星系的光譜數(shù)據(jù)，它將繪制出迄今最精細(xì)的宇宙三維地圖，為檢驗(yàn)宇宙學(xué)模型提供關(guān)鍵證據(jù)。與傳統(tǒng)光譜望遠(yuǎn)鏡相比，JUST的創(chuàng)新之處在于其高密度光纖定位系統(tǒng)：焦面上可同時(shí)布置超過2000根光纖，相當(dāng)于2000個(gè)獨(dú)立的“光譜探測器”，能夠一次性捕獲密集天區(qū)的光譜信息。

這種技術(shù)優(yōu)勢使JUST在特定觀測任務(wù)中具有獨(dú)特價(jià)值。例如，在星系團(tuán)研究中，現(xiàn)有設(shè)備如DESI的觀測覆蓋率僅10%—20%，而JUST有望將這一數(shù)字提升至90%以上，從而更準(zhǔn)確地測量星系團(tuán)的質(zhì)量分布，探究暗能量對大尺度結(jié)構(gòu)形成的影響。JUST的多模式觀測能力也使其能夠支持多種科學(xué)目標(biāo)：多目標(biāo)光纖光譜儀將開展大規(guī)模星系巡天，長縫光譜儀可追蹤超新星等瞬變天體的光譜演化，高分辨光譜儀則能搜索太陽系外行星的大氣成分。這種“一鏡多用”的設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)了現(xiàn)代天文儀器的發(fā)展方向。

JUST項(xiàng)目的實(shí)施，標(biāo)志著中國天文學(xué)在光譜觀測領(lǐng)域邁入國際先進(jìn)行列。其科學(xué)目標(biāo)不僅限于暗能量研究，還將為星系演化、宇宙再電離、系外行星等前沿領(lǐng)域提供珍貴數(shù)據(jù)。在技術(shù)層面，JUST采用了拼接鏡面技術(shù)，將4.4米口徑的主鏡分為多個(gè)子鏡，通過主動光學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整鏡面形狀，補(bǔ)償重力變形和大氣擾動的影響；雙焦點(diǎn)光學(xué)設(shè)計(jì)則允許望遠(yuǎn)鏡在巡天觀測和后隨觀測模式間快速切換，提高觀測效率。這些技術(shù)創(chuàng)新，為中國天文學(xué)家在宇宙學(xué)研究中爭取話語權(quán)奠定了基礎(chǔ)。

隨著JUST項(xiàng)目的推進(jìn)，中國天文學(xué)正從“數(shù)據(jù)使用者”向“數(shù)據(jù)提供者”轉(zhuǎn)變。過去，國內(nèi)研究者往往依賴國外望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)開展研究；未來，JUST將產(chǎn)生海量原創(chuàng)數(shù)據(jù)，吸引全球科學(xué)家參與分析。這種轉(zhuǎn)變不僅體現(xiàn)在科學(xué)產(chǎn)出上，更將促進(jìn)天文儀器研發(fā)、數(shù)據(jù)處理算法等相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。在冷湖的荒漠之中，一座通往宇宙深處的“燈塔”正在升起，它發(fā)出的不僅是光學(xué)信號，更是人類探索未知的永恒渴望。