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光电所研制成功国内首套2米级太阳望远镜

仪表研发 2020年03月23日 10:36:36 来源:仪表网人气:18336
  【仪表网 仪表研发】中国科学院光电技术研究所研究员饶长辉带领的太阳高分辨力成像技术研究团队研制成功1.8米太阳望远镜,于2019年12月10日成功实现首光,获取到太阳大气光球层和色球层高分辨力图像。这是我国首套2米级太阳望远镜,也是在美国4米太阳望远镜DKIST正式运行之前,国际上已经建成的最大口径太阳望远镜。
 
  太阳是距离地球最近的一颗恒星,太阳的“心情”好坏直接影响人类活动,尤其是太阳大型爆发活动会向日地及地球空间抛射电磁辐射和粒子辐射,给电离层、磁层甚至大气层带来剧烈扰动,影响地面通信及电力供应等。因此,对太阳活动及其空间环境影响进行监测和研究始终是世界各国的关注重点方向之一。
 
  日冕是太阳周围一圈薄薄的、暗弱的外层大气,它的结构复杂,只有在日全食发生的短暂时间内,才能欣赏到,因为天空的光总是从四面八方散射或漫射到望远镜内。 1930年第一架由法国天文学家李奥研制的日冕仪诞生了,这种仪器能够有效地遮掉太阳,散射光极小,因此可以在太阳光普照的任何日子里,成功地拍摄日冕照片。从此以后,世界观测日冕的活动逐渐兴起。
 
  国际上一直致力于建立两米级以及更大口径太阳望远镜。目前国际上已建成的2米级太阳望远镜主要有美国1.6米太阳望远镜GST和德国1.5米太阳望远镜GREGOR。美国4米太阳望远镜DKIST尚未正式运行,欧洲4米太阳望远镜EST已开始设计研制。
 
  在国家自然科学基金等多渠道支持下,研究团队开展了光热效应、低对比度扩展目标波前探测等一系列基础理论研究,突破了大口径太阳望远镜主镜热控技术、强湍流条件下实时波前探测技术、大视场太阳自适应光学校正技术等关键技术,成功研制1.8米高分辨力太阳望远镜。该望远镜配备了451单元高阶太阳自适应光学系统、地表层自适应光学系统(GLAO)、太阳多波段高分辨力成像系统。在首光观测中,采用太阳表面米粒结构低对比度扩展目标作为信标并利用GLAO系统成功地实现对地表层大气波前扰动的实时校正,获取到太阳大气光球层G-band(430.5nm)和TiO(705nm)两个波段以及太阳色球层Ha(656.3nm)的高分辨力成像观测结果。
 
  日冕仪只是太阳望远镜的一种,20世纪以来,由于实际观测的需要,出现了各种太阳望远镜,如色球望远镜、太阳塔、组合太阳望远镜和真空太阳望远镜等。
 
  太阳塔又名塔式望远镜,是太阳物理观测的基本工具。外形是塔式建筑,通常高20米以上,塔的顶部安装定天镜,它将入射的太阳光线垂直向下反射,进入成像光学系统和附属仪器。太阳塔通常建为双层结构,除顶部有定天镜外,中间安置太阳望远镜成像光学元件,在塔底或地下竖井内设置大型太阳摄谱仪和其他附属仪器。
 
  真空太阳望远镜是将全部成像光学元件都放在真空筒中,这种望远镜可以消除仪器内部气流对成像的有害影响。最著名的真空太阳望远镜在美国萨克拉门托峰天文台。它的外形是41米高的露天锥塔,顶部是真空密封转台。太阳光射入直径75厘米的玻璃密封窗后,被构成地平系统的两块直径110厘米的平面镜反射到直径0.6米、焦距46米的成像镜上,返回的光线经斜平面镜,穿过密封的出射窗进入附属仪器。真空筒重250吨,可以转动。这台仪器安装在宁静度很高的高山上的,能够观测非常小的太阳表面和低层大气的组织结构,分辨率相当于辨认出距离96千米处一块汽车牌照的能力。
 
  当前第25太阳活动周已经到来,随着太阳活动的日益频繁,空间天气事件将愈加严重。未来该太阳望远镜还将配备太阳多层共轭自适应光学(MCAO)系统、太阳活动区高分辨力磁场和速度场探测系统等,以获取更全面的太阳活动监测数据,为太阳活动的发生、发展、演化提供更精确更详实的观测数据,为太阳物理研究和空间天气预报业务提供十分重要的数据支撑。
 
  资料来源:百科、光电技术研究所
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