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J9团体|国际站官网-他们从零开始“手搓”太阳望远镜
2025-12-29 12:11:30
■本报记者 甘晓
10月17日，中国科学院国家天文台举办“用在太阳磁场切确丈量的中红外不雅测体系”（AIMS）研制总结暨未来科学计划钻研会。
自2015年启动研制以来，AIMS课题卖力人、国家天文台研究员邓元勇领导团队，历经冷湖选址、焦点技术自立研发、高原施工，降服装备采购受限、缺氧、低温故障等重重困难，以“十年磨一剑”的执着，建玉成球首台太阳磁场切确丈量中红外不雅测体系，弥补了国际中红外太阳磁场不雅测的空缺。
《中国科学报》从这次聚会会议上获知，AIMS千里镜已经从设置装备部署阶段正式转入科学产出阶段。
AIMS千里镜塔楼。国家天文台供图
挺进太阳摸索的“无人区”
“咱们不做国际上已经有、自己只能当‘老二老三’的装备，而是寻求原创突破。”投身太阳物理前沿，邓元勇有一种开拓者的刻意，“他人没做过的，我去做，不怕掉败。由于不掉败的工具，人家早就做成为了。”
实现太阳磁场的切确丈量，恰是贰心中那座最值患上攀缘的科学岑岭。
太阳磁场是驱动耀斑、日冕物资抛射等猛烈运动的“能量总开关”，其切确丈量是理解太阳以致恒星物理的焦点，也是预警空间气候的要害。20世纪末，学界熟悉到，仅靠提高分辩率“看患上清”远远不够，就像用高清相机照相，只能看清太阳磁场的“样子”，却没法正确丈量其“强弱”，特别是那些微弱却至关主要的磁场。
为此，邓元勇团队自2005年起便前瞻性摸索红外波段不雅测。传统太阳千里镜多集中在可见光，团队瞄准了8至14微米的中红外“年夜气窗口”。于此波段，年夜气扰动影响更小、成像更稳定，有望实现史无前例的磁场丈量精度。
面临地面中红外不雅测探测器敏感、配景辐射强等巨年夜挑战，2014年，团队正式提出AIMS千里镜，并获国家庞大科研仪器项目（部门保举）撑持，在2015年启动研制。“只为取患上高水平的原创结果，抢占太阳物理领域的科技制高点。”邓元勇初心明确。
纯“手搓”原创仪器
AIMS千里镜实现了太阳磁场直接丈量要领的突破，经由历程12.3微米中红外波段不雅测，使用超窄带傅立叶光谱仪直接丈量塞曼裂距，将磁场丈量精度晋升至优在10高斯量级。
邓元勇先容：“AIMS千里镜焦点部件周全国产化。千里镜接纳离轴光学体系设计，红外光谱及成像终端（含探测器芯片）和真空制冷体系等全数部件均为国产，体现了我国天文仪器的自立立异能力。”
技术卖力人、国家天文台研究员王东光先容，偏振丈量是展现太阳矢量磁场的要害技术，团队于可见光波段研究方面已经有40余年的深挚堆集。然而，于AIMS千里镜中，他们面临的是全新挑战——12.3微米中红外波段的偏振丈量技术于海内尚属空缺，国际上也鲜有报导。
团队不能不从零最先研发所需的光学元件。深切调研后，他们终极确定CdSe（硒化镉）晶体为理想的偏振光学元件，并慢慢探索出一套完备的加工工艺。“刚最先用传统工艺抛光时，外貌划痕累累。”王东光说，“颠末不停改良，咱们终究获得了理想的偏振片。”
“又回到了阿谁亲手造仪器的年月。”这与昔时先辈们从收罗原质料、手工打磨元件起步的创业期近似。这类凌驾时空的境遇恍如一种无声的传承，敢为人先、独立重生的科学精力延续了下来。
与此同时，团队研制出海内首台用在中红外波段的椭偏仪检测体系，开发了国际最年夜口径的CdSe波片，为我国未来中红外偏振丈量技术的生长打下坚实基础。此外，AIMS千里镜另有配置了8至10微米的终端成像体系，是我国首个于该波段不雅测的天文装备。
落户冷湖，艰辛超乎想象
身处青海冷湖赛什腾山顶，常年与星空为伴的王东光仰望星河绵亘天涯，心田深受震撼：“我从来没有见过云云壮丽的星空，那一刻，所有跋涉都值患上。”
为寻觅合适中红外波段不雅测的理想台址，国家天文台团队历经多年踏勘青藏高原。2018年，冷湖进入视线——这里空气极端干燥，冬日水汽中位值低至2.1毫米，早晨年夜气稳定，是红外波段不雅测太阳的绝佳之地。2019年7月，团队决议将AIMS千里镜落户冷湖赛什腾山。
纵然知道通往理想之地的路非分特别困难，邓元勇也如许问自己：“天文学家另有怕苦吗？”
但冷湖的艰辛远超想象。其时山上尚无门路，连车都上不去，端赖科研职员徒步攀爬。2020年基建动工、2022年末主体建成、2023年头进入试不雅测，作为冷湖天文基地首个签约落地的国家级项目，团队走过了“从零建站”的困难历程。
团队成员、国家天文台副研究员包星明回忆，他们曾经履历过零下几十摄氏度的严寒、每一秒近30米的狂风曾经把运动板房吹转90度，茅厕被冻成冰窖；1吨水运上山要160元，用水成为了豪侈的事；高原缺氧、山路险要，车辆常因塌方受阻，科研职员徒步6千米、攀爬近900米高差是屡见不鲜。
撑过“至暗时刻”
2022年6月，AIMS千里镜主体运抵冷湖，进入要害调试阶段。但装备于低海拔测试时性能优良，可一上高原，光学质量却年夜幅降落，远未达标。
团队成员、“90后”科研职员沈宇樑回忆：“整整两个月，咱们重复排查装调、应力、情况因素，甚至拆解全数组件，毫无头绪。”天天早晨上山、深夜返回，进度阻滞的压力让他们进入倍感焦急的“至暗时刻”。
陶醉在摸索之中，他们也自得其乐。于零下15摄氏度的情况中举行光学干预干与丈量，团队不能不开着风扇搅动空气，以便消弭局部热对于流，保证气流稳定。沈宇樑笑言：“鼻涕流出来直接冻住。”一张三人鼻涕结冰仍专注丈量的照片，厥后被他发给女友，换来一句“哈哈哈”。
真实的突破来自坚持。2022年9月尾，问题终究锁定——低温致使黏接镜片的胶体紧缩，引发镜面微小变形。团队迅速将装备运回西安，于低温情况下更换耐寒胶体，重新装调。
2023年4月，改良体系经由历程测试，具有再次上山的前提。今后，于千里镜与傅立叶光谱仪对于接这场“看不见的战斗”中，他们又迎来“最紧张的时刻”——光束不偏见，瞄准端赖间接丈量与重复校准。
2023年7月15日，初次乐成吸收到太阳光谱图象，所有人紧绷的心弦终究松弛下来，开心患上笑出了声。王东光拍下一张“初光”照片，成为项目最主要的里程碑。“那天我兴奋患上一晚没睡。”她说。
这次钻研会上，王东光回首这张照片时，不由梗咽落泪：“颠末AIMS千里镜的历练，咱们具备迎接任何挑战的勇气！它磨炼了咱们的心力，那是攻坚克难的决定信念、解决问题的耐烦、面临压力的恒心、不怕刻苦的刻意。”
据项目团队先容，于为期两年的调试和试不雅测时期，AIMS千里镜已经经堆集了一多量有价值的科学不雅测数据，有望于太阳三维年夜气动力学、耀斑物理等前沿研究方面取患上主要进展，部门数据分析及科学研究结果正于收拾中。
《中国科学报》 (2025-10-21 第1版 要闻)
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