冰蓋之巔,我國運行著南極最大口徑光學望遠鏡

陳 瑜

2017年09月13日08:29  來源:科技日報
 
原標題:冰蓋之巔,我國運行著南極最大口徑光學望遠鏡

  太陽升上了地平線,天空不再一直黑洞洞,南極“極夜”已經過去。對天文學家來說,這也意味著每年的最佳觀測時間已經過去。

  9月12日,973計劃支持的南極巡天望遠鏡AST3項目在南京舉行驗收會,中國科學院紫金山天文台南極研究中心主任、AST3項目首席科學家王力帆已隻能用以往視頻,展示架設在萬裡之外的我國南極昆侖站的望遠鏡運行情況。

  海拔4087米、零下80攝氏度,在讓人類望而生畏的南極昆侖站所在的南極冰蓋冰穹A,天文學家緣何架設目前成功運行的南極最大口徑光學望遠鏡?這將面臨哪些困難?世界大國角逐南極天文場,我國該如何作為?記者為此採訪了相關人士。

  天然的最理想的天文台址

  AST3項目吸引了國內外眾多高校科研院所參與。

  參與者之一、中國極地研究中心南極天文學研究室副研究員姜鵬在接受科技日報記者採訪時介紹說,該望遠鏡主鏡直徑68厘米,有效觀測口徑50厘米,分辨率為1個角秒,裝備有目前世界上最大的單片電荷耦合器件,可一次觀測9個太陽大小的天區,24小時即可覆蓋整個天空,觀測數據現場儲存,部分實時傳回國內。

  姜鵬說,我國內陸適合天文觀測的地點有限,被喻為“冰蓋之巔”的南極內陸冰穹A,擁有優越的天文觀測環境,隻要把天文望遠鏡架射在距地面十幾米高的地方,基本可擺脫大氣抖動的干擾。

  除了穩定,這裡的大氣非常稀薄、透明,可以說是一個“准空間”的環境。冰穹A的異常干燥環境也有利於進行在地球上其他地方難以進行的太赫茲波段觀測。

  “借助AST3對南極極夜期間每年約5個月的連續巡天觀測,我們將開展以超新星宇宙學、太陽系外行星為主的前沿天文科學與技術研究。”姜鵬說。

  歷史上第一個在南極越冬觀測的光學望遠鏡

  “天文儀器在冰穹A面臨很多極端‘考驗’。”南京天文光學技術研究所副研究員溫海焜告訴記者,望遠鏡通過“雪龍”號運至中山站,從中山站到昆侖站的近1300公裡路程條件惡劣,設備被雪橇搭載,歷時十幾天才能到達,運輸包裝要求遠超國內普通公路。

  AST3是我國自主研發的一台全自動無人值守望遠鏡。昆侖站的極端環境對電子設備、機械設備也提出了嚴峻考驗。

  “這是歷史第一個在南極越冬觀測的光學望遠鏡。”王力帆告訴記者,法國、意大利以前在位於冰穹C的協和站嘗試過,但因技術問題必須現場有人值班,即使那樣,也未能實現全冬季運行。今年兩國重新安裝了望遠鏡,也順利觀測了一個冬季,但一直有人值守。

  在王力帆看來,有人與無人值守的技術難度不可同日而語。在零下80攝氏度遙控一個精密設備,光機電等多方面需要實現技術突破。此外,AST3設備需要研制發電通訊系統,單就研制一個在零下80攝氏度可靠工作的發電系統就極其困難。

  南極天文學已成天文學領域耀眼的分支

  按照行業劃分,8米以下的光學望遠鏡都不算大望遠鏡。AST3有效觀測口徑隻有50厘米,但在王力帆看來,它是我國南極研制大望遠鏡必須邁出的第一步。

  雖然口徑與大望遠鏡不能比,但重要的是,AST3是一個完整的專業望遠鏡,已經具備或超越許多同量級望遠鏡的觀測能力。“目前進展順利,今年首次實現了全年遙控運行,並參加了某引力波對應體的觀測,發現了大量系外行星候選體。”

  作為全球天文學研究的一個重要陣地,南極天文學研究已走過一個世紀,特別是近十年來,南極天文學已經成了天文學領域的一個耀眼的分支。

  王力帆介紹,計劃中的第三台AST3,將由澳大利亞國立天文台提供一台紅外相機,這將開辟我國南極紅外巡天的新領域。

  “目前我國南極天文研究形勢很好,第二台AST3的運行成功,已使我國南極天文觀測進入國際天文學觀測的視野。”王力帆希望盡快把昆侖站建設成一個包括天文在內的國家級甚至世界級重要科研基地。

  (科技日報北京9月12日電)

(責編:張歌、申寧)

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