太陽是離地球最近,、與人類關(guān)系最密切的恒星,，我們對(duì)它熟悉又陌生。
海拔4700米的四川稻城無名山上，一臺(tái)觀天新“利器”將帶來新探索,。
近日,，由教育部推薦、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)批準(zhǔn)立項(xiàng)的國家重大科研儀器研制項(xiàng)目“2.5米大視場(chǎng)高分辨率太陽望遠(yuǎn)鏡”（WeHoST）正式落戶稻城，預(yù)計(jì)2026年底完成配套設(shè)施建設(shè),，開展望遠(yuǎn)鏡總裝調(diào)試。從“中國天眼”FAST到新一代太陽望遠(yuǎn)鏡WeHoST,，中國探索宇宙不停步,。
高海拔大口徑 能夠覆蓋整個(gè)太陽活動(dòng)區(qū)
據(jù)了解，WeHoST由南京大學(xué)聯(lián)合中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所,、中國科學(xué)院云南天文臺(tái)等單位共同研制,，是全球最大的軸對(duì)稱太陽望遠(yuǎn)鏡。
目前,，望遠(yuǎn)鏡本體即將建造完畢,，觀測(cè)臺(tái)址選在海拔4700米的四川稻城無名山上，當(dāng)?shù)負(fù)碛袃?yōu)良的大氣寧靜度和太陽觀測(cè)條件,。
項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人,、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授丁明德介紹，WeHoST主鏡口徑達(dá)2.5米,，兼具高分辨率和大視場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),，看得清的同時(shí)更能看得廣，分辨率較國內(nèi)外現(xiàn)有的大口徑太陽望遠(yuǎn)鏡有所提升的同時(shí),，觀測(cè)視場(chǎng)也擴(kuò)大了三到四倍,，能夠覆蓋整個(gè)太陽活動(dòng)區(qū)。
丁明德打了個(gè)比方,，顯微鏡雖然能夠看到細(xì)菌,，但鏡中視野并不大?！坝^察太陽也是如此,，目前已有的太陽望遠(yuǎn)鏡，雖然能夠清晰觀察到太陽表面小尺度的精細(xì)結(jié)構(gòu),，但對(duì)研究太陽活動(dòng)區(qū)和太陽爆發(fā)活動(dòng)而言還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,。我們必須從更宏觀的視角觀察，才能更全面掌握每一次爆發(fā)活動(dòng)的細(xì)節(jié),?！?/p>
攜手“羲和號(hào)” “天地協(xié)同”提升空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力
我國已經(jīng)發(fā)射首顆太陽探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，為何還要建設(shè)地面觀測(cè)臺(tái)站,？
中國科學(xué)院院士,、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授方成表示，WeHoST可以觀察太陽大氣不同高度發(fā)生的變化,，建成后有望在世界上首次完整觀測(cè)太陽活動(dòng)區(qū)產(chǎn)生和發(fā)展的全過程,，將與“羲和號(hào)”等太陽觀測(cè)體系實(shí)現(xiàn)天地協(xié)同,，進(jìn)一步增強(qiáng)空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力。
作為太陽表面主要的爆發(fā)現(xiàn)象,，太陽耀斑,、日冕物質(zhì)拋射和暗條爆發(fā)等，每次釋放的能量相當(dāng)于上百億枚原子彈爆炸,，對(duì)日地空間環(huán)境以及通訊,、導(dǎo)航等科技活動(dòng)產(chǎn)生影響，輕則干擾短波通訊,，嚴(yán)重情況下還會(huì)減少衛(wèi)星壽命,，甚至破壞電網(wǎng)和石油管道。當(dāng)前,，天文學(xué)界對(duì)于這些爆發(fā)現(xiàn)象為何出現(xiàn),、爆發(fā)前有何征兆仍不了解。
“通過發(fā)揮WeHoST大視場(chǎng),、高分辨率的觀測(cè)能力,，結(jié)合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模擬，科學(xué)家能夠詳細(xì)研究太陽爆發(fā)現(xiàn)象,，剖析其背后的物理規(guī)律,，為災(zāi)害性空間天氣預(yù)報(bào)提供堅(jiān)實(shí)的理論和觀測(cè)基礎(chǔ)?！狈匠烧f,。
“防暑降溫”專利 確保設(shè)施長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行
“研制大型光學(xué)太陽望遠(yuǎn)鏡，最大的技術(shù)難題就是控制太陽照射帶來的熱量,?！蹦暇┐髮W(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院高級(jí)工程師李臻介紹,，被太陽照射時(shí),，2.5米主鏡接收到的熱量可達(dá)5000瓦，幾秒鐘就可以將1升水從常溫加熱至沸騰,。
擁有這么大的口徑,，WeHoST為何能長(zhǎng)時(shí)間“盯”著太陽看呢？
專家說,，望遠(yuǎn)鏡鏡面本身可以反射90%以上的熱量,，相當(dāng)于主鏡真正吸收的熱量在500瓦左右，被反射的4500瓦熱量集中到主鏡的焦點(diǎn)處,，后者是一個(gè)直徑僅3.5厘米的圓面,，還沒有一枚乒乓球大。
然而,，根據(jù)熱脹冷縮原理,，受熱部位會(huì)發(fā)生變形，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)部也可能產(chǎn)生類似現(xiàn)象，被加熱的空氣形成湍流,，這些因素都會(huì)干擾觀測(cè)精度,。按照設(shè)計(jì)要求，鏡筒與環(huán)境的溫差須控制在5攝氏度以內(nèi),，主鏡,、主焦點(diǎn)與環(huán)境的溫差須控制在2攝氏度以內(nèi)。
為了解決散熱問題,，研制單位采用已有的預(yù)研成果,，在主鏡背部均勻布置200多根氣管，組成陣列,，以噴射冷風(fēng)的方式帶走鏡面吸收的太陽能,。主焦點(diǎn)則采用中國科學(xué)院南京天文光學(xué)技術(shù)研究所的專利技術(shù)，吸收多余能量后,，通過控制制冷液的溫度和流速實(shí)現(xiàn)降溫,，確保設(shè)施長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
日夜光路切換 太陽望遠(yuǎn)鏡也“上夜班”
太陽望遠(yuǎn)鏡,，顧名思義,，觀察太陽是主業(yè)，那它在夜晚就休息了嗎,？
其實(shí)不然,。李臻告訴記者，WeHoST可以通過平面反光鏡轉(zhuǎn)折光路,，不到10分鐘就能完成日夜光路切換,。這點(diǎn)也決定了它與常見的大口徑天文望遠(yuǎn)鏡不同，這種快速響應(yīng)能力有望為我國“時(shí)域天文學(xué)”帶來新發(fā)現(xiàn),。
“時(shí)域天文學(xué)”是國際天文學(xué)的新興領(lǐng)域,，它的研究對(duì)象包括超新星、引力波,、超大質(zhì)量黑洞吞噬恒星等快速變化的天體現(xiàn)象,。
“國際上新一代望遠(yuǎn)鏡都在加快布局時(shí)域天文研究，開發(fā)新技術(shù)平臺(tái),，拓展人類認(rèn)知邊界,。”丁明德表示,，WeHoST建成后,，將充分發(fā)揮我國地理位置的優(yōu)勢(shì)，完善全球時(shí)域天文聯(lián)網(wǎng)觀測(cè),，揭秘更多未知帶來新驚喜,。
