泛星计划

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泛星计划（Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System, Pan-STARRS，直译为全景巡天望远镜和快速回应系统）是一个正在进行中的巡天计划；该计划将对全天空天体进行天文测量和光度测定。该计划将比较同一天区不同时间的变化以期能发现彗星、小行星、变星等天体；尤其是有撞击地球威胁性的近地天体。泛星计划将建立一个所有在夏威夷能观测到，视星等最暗可达24等的天体数据库，总共可观测全天四分之三的区域。

泛星计划第一座原型望远镜，PS1，设置在夏威夷茂宜岛海勒卡拉火山顶，已于2008年12月6日启用，由夏威夷大学管理。2010年5月13日起PS1望远镜正式进行全时科学观测。其余三个将和PS1组成阵列的望远镜预计将在2012年完成，总花费约一亿美金；称为PS2的第二座望远镜已开始建造。

泛星计划主要是夏威夷大学天文研究所（Institute of Astronomy）、麻省理工学院林肯实验室（MIT Lincoln Laboratory）、茂宜高性能计算中心（Maui High-Performance Computing Center，MHPCC）、科学应用国际公司（Science Applications International Corporation）的合作项目。美国空军提供资金建设望远镜。

PS1望远镜是由 The PS1 Science Consortium, PS1SC 管理。该协会参与成员机构有德国马克斯-普朗克学会、台湾国立中央大学、英国爱丁堡大学、德伦大学、贝尔法斯特女王大学、美国哈佛大学、约翰·霍普金斯大学以及拉斯昆布瑞天文台全球望远镜网络（Las Cumbres Observatory Global Telescope Network）。

## 仪器设备

泛星计划要使用四个口径1.8米的望远镜组成阵列，这四个望远镜可能位于夏威夷毛纳基山天文台或海勒卡拉火山。计划的四座望远镜，PS4，将每次观测同一天区，观测影像将由电脑比对去除因为芯片缺陷造成的像素坏点或宇宙射线影响，最后将四个望远镜收集的光线汇集，可产生相当于口径3.6米的望远镜分辨率。

原型的PS1望远镜已经在2006年6月以低分辨率拍摄第一张影像。该望远镜的视野有3°，在同级望远镜中是相当大的视野。使用的CCD高达14亿画素，是目前最大的。焦平面上总共有60个单独安装并紧密排列的CCD组成一个8X8的阵列；因为角落不接受光的关系，在四个角落没有CCD。每个CCD都是一个大面积对角转移阵列（Orthogonal Transfer Array, OTA），共有4800X4800个像素，分成64个单元，每个单元有600X600个像素。该CCD的“第一道光”是在2007年8月22日拍摄仙女座星系。PS1之前有焦点扭曲的问题，造成影像边缘模糊。这问题与望远镜副镜的传动系统、温度以及位置有关。现在问题已完全解决，并且在2010年5月13日开始观测。

每个影像需要2 GB的电脑空间储存。每次影像拍摄时间约30到60秒，这足以拍摄到视星等24等的天体；另外电脑将以1分钟进行处理。由于照片必须连续拍摄，PS4系统预计每个晚上将可获得10 TB的大量资料，因此电脑记录每幅影像中天体的光度和位置后影像本身将被删除；当晚位置和光度将和先前的资料比对以知道天体光度和位置是否有变化。

因为泛星计划可以观测相当大的视野和极短的曝光时间，因此每天晚上可以拍摄6000平方度的天区。全天总共有4π个球面度，或41,253.0平方度；在夏威夷可以观测约3万平方度。因此每四十小时就可以完全拍摄全天区。除去满月等月光影响严重的夜晚，每个月可观测全天四次。

## 科学目的

因为之前从没有一个计划是有系统观测全天区，该计划预期可以发现许多新天体。例如卡特林那巡天系统（Catalina Sky Survey）目前只能观测20到20.5等的天体，且几乎集中在天球赤道。泛星计划可观测到24等，观测范围是整个天区。NASA的广域红外线巡天探测卫星（Wide-field Infrared Survey Explorer）将以红外线观测做为补充。

### 太阳系

泛星计划预期可以发现至少十万个木星的特洛伊小行星和至少两万个古柏带天体，数千个土星、天王星、海王星的特洛伊小行星以及大量的彗星和半人马小行星。

因为目前所有的巡天计划多集中在低轨道倾角天体，因此泛星计划预期可以许多高轨道倾角天体，例如鸟神星。并且可以建构更完整的太阳系轨道动力系统。

泛星计划还可能观测到“星际碎片”（interstellar debris）或“星际闯入者”（interstellar interlopers）飞经太阳系。一般认为这些物体可能是其他恒星的行星系统形成时被抛射出该系统。

另一个有趣的可能性是泛星计划也许可以观测到目前尚未观测到的小行星互相碰撞事件。

泛星计划可能还可以发现到相当于冥王星或阋神星大小甚至更大的古柏带天体。

### 太阳系外

一般预期泛星计划可以在银河系和邻近星系发现大量的变星；这可能因此让我们发现许多矮星系。还可以靠着发现大量造父变星和食双星精确测定星系距离。如果能以该计划发现大量Ia超新星，对于暗能量和伽玛射线暴光学余晖的研究有很大帮助。

因为金牛T星等年轻恒星多为变星，泛星计划预期将可发现大量年轻恒星。另外也可利用泛星计划观测微引力透镜和凌日法发现太阳系外行星。

泛星计划还将观测天体自行运动和视差以发现棕矮星、白矮星等暗天体。该计划预期能测定距离太阳100秒差距以内天体的视差或自行运动；尤其是对过去的任务而言太过昏暗而无法被观测到的天体。

此外，针对大视差但自行运动小的天体可进一步测定其径向速度，甚至可能发现假设的太阳伴星，如果该伴星真的存在的话。

### 发现的天体

- SN 2008id：Ia超新星，由凯克天文台观测其红移确认。
- 小行星2010 ST3：泛星计划发现的第一颗潜在危险天体（Potentially Hazardous Object），直径约30-65米。
- P/2010 T2：泛星计划发现的第一颗彗星。
- C/2011 L4 (PANSTARRS)：于2011年6月5日和6日之间的夜间发现的彗星，在2013年3月10日到达近日点。
- 2016 HO3：至今发现轨道最稳定的地球的准卫星。
- A/2017 U1：经过太阳系的一颗星际天体。
- HLV2514 : 由夏威夷大学望远镜拍摄, 其后被Vaidehi Vekariya和Radhika Lakhani发现

## 参见

- 大型综合巡天望远镜（Large Synoptic Survey Telescope, LSST）

## 外部链接

- Pan-STARRS web site
- PS1 Science Consortium web site
- Haleakala Observatories
- PROJECT PAN-STARRS AND THE OUTER SOLAR SYSTEM
- New telescope will hunt dangerous asteroids
- World's biggest digital camera to join asteroid search
- Is there a Planet X?
- Early warning of dangerous asteroids and comets
- 泛星计划介绍 黄崇源、陈文屏、周翊
- 天文观测的新挑战──谈泛星计划 陈文屏
- 台北星空42期 专题：望向大宇宙(一)/Pan-STARRS─泛星计划(pdf档案) 周翊
- 国立中央大学天文研究所泛星计划网页