虚拟天文台概念的提出与发展

　　从20世纪90年代开始，前所未有的技术进步推动着天文学经历着一场革命性的变化。主要表现在望远镜的设计和制造技术、大尺寸探测器阵列的设计和制造技术、高性能计算技术和互联网技术的应用。

　　随着众多先进的地面与空间天文设备的投入使用，特别是大规模CCD探测器的使用，使得观测数据量急速增长。例如目前哈勃空间望远镜（HST）每天大约产生5GB的数据；我国建造的大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）每天产生3GB的数据。而美国计划建造的“大口径综合巡天望远镜（LSST）”，又称为“暗物质望远镜”，每天的观测数据将达到18TB的量级!

　　除了数据量的快速增长外，天文观测的方式也发生着变化。当前天文学的观测方式主要有两种类型：定点观测和巡天观测。

　　定点观测就是为了完成特定的研究课题而利用观测设备对预先选定的天体进行观测，数量一般不多，很少能超过一百个。

　　巡天观测是对整个天区或者很大面积的天区按照预先设定的观测计划进行观测。

　　如果说利用γ射线巡天、X射线巡天、紫外巡天、光学巡天、红外巡天和射电巡天所得到的观测数据，用适合的方法对数据进行统一规范的整理、归档，便可以构成一个全波段的数字虚拟天空。而根据用户要求获得某个天区的各类数据，就仿佛是在使用一架虚拟的天文望远镜。如果再根据科学研究的要求开发出功能强大的计算工具、统计分析工具和数据挖掘工具，这就相当于拥有了虚拟的各种探测设备。这样，由虚拟的数字天空、虚拟的望远镜和虚拟的探测设备所组成的机构便是一个独一无二的虚拟天文台（Virtual Observatory，VO）。

　　简言之，虚拟天文台是通过先进的信息技术，将全球范围内的研究资源无缝透明地连接在一起形成的数据密集型网络化天文研究与科普教育平台。虚拟天文台将极大地加速科研步伐，改变传统的科研方式，使天文学取得前所未有的进展。它将成为开创“天文学发现新时代”的关键性因素。虚拟天文台将促进我们对许多决定宇宙演化的天体物理过程的理解。它会用更经济的投资产生新的和更好的科学。虚拟天文台将作为一个协调性的和操作性的机构来促进新型的工具、协议和合作方面的发展，以充分实现现代天文数据库的科学潜能，推动着天文学家、计算机学家等跨学科领域的交流与合作，概括起来，它包括五个方面的任务：

　　第一，中国虚拟天文台系统平台的开发。在先进的信息技术支撑下构建符合国际虚拟天文台联盟标准的China-VO 系统平台，实现与国际上其他伙伴项目的信息和数据共享。

　　第二，国内外天文研究资源的统一访问。这是国际虚拟天文台联盟的基本目标，也是China-VO的基本目标，就是要以统一的标准和规范实现对世界范围内异构数据资源的无缝透明地访问，为多波段、跨数据集的天文学研究和教育活动创造条件。

　　第三，支持VO的项目与观测设备。与国内正在实施和计划中的研究计划和大型望远镜建设项目合作，尽可能早地介入其中，以便在这些项目产生科学数据的第一时间就能按照虚拟天文台的规范完成数据的管理、共享和发布。

　　第四，基于VO的天文研究示范。发挥自身对虚拟天文台资源和技术有更多了解的优势，与天文学家合作开展虚拟天文台环境下的科学研究课题，以真实的科学成果向天文学家群体，以及公众展示虚拟天文台的能力和优势。

　　第五，基于VO的天文普及教育。充分利用虚拟天文台丰富的资源和先进的技术，开展基于真实科学数据的天文教育、教学和科学普及活动，倡导e-Science探究式学习、全民科学等先进的科学理念。

　　“中国虚拟天文台”的最初设想始于2001年。2001年9月的一个周末，数十位天文学家聚集在中国科学院国家天文台的一间会议室里，召开了首次虚拟天文台研讨会，随后在2002年初，我国天文界正式提出了建设“中国虚拟天文台”（简称China-VO）的设想: 中国虚拟天文台将“作为国际虚拟天文台不可或缺的一部分，完成它的中国部分，引领中国天文学进入数据密集型在线科学研究新时代。”同年10月，中国虚拟天文台成为国际虚拟天文台联盟成员。从此，虚拟天文台建设计划正式起步。

　　从2003年起，虚拟天文台每年举办一次学术年会，将天文学家与计算机学家聚在一起，共同探讨中国虚拟天文台建设的方方面面。下表为每届年会的会议主题：

　　虚拟天文台的发展壮大和普及，将会使得实测天文的研究模式再次发生重大变化，从巡天研究模式升级为VO 研究模式。虚拟天文台将提供一种集成的天文研究环境，以实现天文观测，数据收集，数据处理的自动化，大大简化天文学家的工作，提高工作效率。我们可以用”三替”来形象地说明虚拟天文台的实现目标：一替天文学家找数据；二替天文学家处理数据；三替天文学家可视化数据。同时，虚拟天文台可成为天文教育与科学普及的良好平台。