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科學與健康?觀天『利器』!我國新一代太陽望遠鏡來了

時間:2025-06-25 08:15:01  來源:新華網  作者:

  開欄的話:

  科技創新,是推進中國式現代化的必由之路;人民健康,是社會主義現代化的重要標志。新時代新征程,科學之光照亮民族復興之路,健康中國擦亮民生幸福底色。

  新華社即日起開設『科學與健康』欄目,聚焦科技創新前沿成果與健康中國行動要求,以權威視角講述創新故事,以百姓語言解讀民生熱點,以新智新知推動科普宣傳。

  太陽是離地球最近、與人類關系最密切的恆星,我們對它熟悉又陌生。

  海拔4700米的四川稻城無名山上,一臺觀天新『利器』將帶來新探索。

  24日,由教育部推薦、國家自然科學基金委員會批准立項的國家重大科研儀器研制項目『2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡』(WeHoST)正式落戶稻城,預計2026年底完成配套設施建設,開展望遠鏡總裝調試。從『中國天眼』FAST到新一代太陽望遠鏡WeHoST,中國探索宇宙不停步。

  高海拔大口徑:能夠覆蓋整個太陽活動區

  據了解,WeHoST由南京大學聯合中國科學院南京天文光學技術研究所、中國科學院雲南天文臺等單位共同研制,是全球最大的軸對稱太陽望遠鏡。

  目前,望遠鏡本體即將建造完畢,觀測臺址選在海拔4700米的四川稻城無名山上,當地擁有優良的大氣寧靜度和太陽觀測條件。

  項目總負責人、南京大學天文與空間科學學院教授丁明德介紹,WeHoST主鏡口徑達2.5米,兼具高分辨率和大視場的優勢,看得清的同時更能看得廣,分辨率較國內外現有的大口徑太陽望遠鏡有所提昇的同時,觀測視場也擴大了三到四倍,能夠覆蓋整個太陽活動區。

  丁明德打了個比方,顯微鏡雖然能夠看到細菌,但鏡中視野並不大。『觀察太陽也是如此,目前已有的太陽望遠鏡,雖然能夠清晰觀察到太陽表面小尺度的精細結構,但對研究太陽活動區和太陽爆發活動而言還遠遠不夠。我們必須從更宏觀的視角觀察,纔能更全面掌握每一次爆發活動的細節。』

  這是稻城太陽觀測臺站預期模擬圖。(南京大學供圖)

  攜手『羲和號』:『天地協同』提昇空間天氣監測預報能力

  我國已經發射首顆太陽探測科學技術試驗衛星,為何還要建設地面觀測臺站?

  中國科學院院士、南京大學天文與空間科學學院教授方成表示,WeHoST可以觀察太陽大氣不同高度發生的變化,建成後有望在世界上首次完整觀測太陽活動區產生和發展的全過程,將與『羲和號』等太陽觀測體系實現天地協同,進一步增強空間天氣監測預報能力。

  作為太陽表面主要的爆發現象,太陽耀斑、日冕物質拋射和暗條爆發等,每次釋放的能量相當於上百億枚原子彈爆炸,對日地空間環境以及通訊、導航等科技活動產生影響,輕則乾擾短波通訊,嚴重情況下還會減少衛星壽命,甚至破壞電網和石油管道。當前,天文學界對於這些爆發現象為何出現、爆發前有何征兆仍不了解。

  『通過發揮WeHoST大視場、高分辨率的觀測能力,結合數據驅動模擬,科學家能夠詳細研究太陽爆發現象,剖析其背後的物理規律,為災害性空間天氣預報提供堅實的理論和觀測基礎。』方成說。

  這是稻城太陽觀測臺站工程結構模擬圖。(南京大學供圖)

  『防暑降溫』專利:確保設施長期穩定運行

  『研制大型光學太陽望遠鏡,最大的技術難題就是控制太陽照射帶來的熱量。』南京大學天文與空間科學學院高級工程師李臻介紹,被太陽照射時,2.5米主鏡接收到的熱量可達5000瓦,幾秒鍾就可以將1昇水從常溫加熱至沸騰。

  擁有這麼大的口徑,WeHoST為何能長時間『盯』著太陽看呢?

  專家說,望遠鏡鏡面本身可以反射90%以上的熱量,相當於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處,後者是一個直徑僅3.5厘米的圓面,還沒有一枚乒乓球大。

  然而,根據熱脹冷縮原理,受熱部位會發生變形,望遠鏡內部也可能產生類似現象,被加熱的空氣形成湍流,這些因素都會乾擾觀測精度。按照設計要求,鏡筒與環境的溫差須控制在5攝氏度以內,主鏡、主焦點與環境的溫差須控制在2攝氏度以內。

  為了解決散熱問題,研制單位采用已有的預研成果,在主鏡背部均勻布置200多根氣管,組成陣列,以噴射冷風的方式帶走鏡面吸收的太陽能。主焦點則采用中國科學院南京天文光學技術研究所的專利技術,吸收多餘能量後,通過控制制冷液的溫度和流速實現降溫,確保設施長期穩定運行。

  ??這是建造中的『2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡』本體。(南京大學供圖)

  ??日夜光路切換:太陽望遠鏡也『上夜班』

  ??太陽望遠鏡,顧名思義,觀察太陽是主業,那它在夜晚就休息了嗎?

  ??其實不然。李臻告訴記者,WeHoST可以通過平面反光鏡轉折光路,不到10分鍾就能完成日夜光路切換。這點也決定了它與常見的大口徑天文望遠鏡不同,這種快速響應能力有望為我國『時域天文學』帶來新發現。

  ??『時域天文學』是國際天文學的新興領域,它的研究對象包括超新星、引力波、超大質量黑洞吞噬恆星等快速變化的天體現象。

  ??『國際上新一代望遠鏡都在加快布局時域天文研究,開發新技術平臺,拓展人類認知邊界。』丁明德表示,WeHoST建成後,將充分發揮我國地理位置的優勢,完善全球時域天文聯網觀測,揭秘更多未知帶來新驚喜。

  ??策劃:陳芳

  ??統籌:吳晶、孫聞

  ??記者:胡?、陳席元、薛晨

  ??編輯:李歡

  ??新華社國內部出品

責任編輯:王聰