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冰盖之巅 我国运行着南极最大口径光学望远镜

太阳升上了地平线,天空不再一直黑洞洞,南极“极夜”已经过去。对天文学家来说,这也意味着每年的最佳观测时间已经过去。

9月12日,973计划支持的南极巡天望远镜AST3项目在南京举行验收会,中国科学院紫金山天文台南极研究中心主任、AST3项目首席科学家王力帆已只能用以往视频,展示架设在万里之外的我国南极昆仑站的望远镜运行情况。

海拔4087米、零下80摄氏度,在让人类望而生畏的南极昆仑站所在的南极冰盖冰穹A,天文学家缘何架设目前成功运行的南极最大口径光学望远镜?这将面临哪些困难?世界大国角逐南极天文场,我国该如何作为?记者为此采访了相关人士。

  天然的最理想的天文台址

AST3项目吸引了国内外众多高校科研院所参与。

参与者之一、中国极地研究中心南极天文学研究室副研究员姜鹏在接受科技日报记者采访时介绍说,该望远镜主镜直径68厘米,有效观测口径50厘米,分辨率为1个角秒,装备有目前世界上最大的单片电荷耦合器件,可一次观测9个太阳大小的天区,24小时即可覆盖整个天空,观测数据现场储存,部分实时传回国内。

姜鹏说,我国内陆适合天文观测的地点有限,被喻为“冰盖之巅”的南极内陆冰穹A,拥有优越的天文观测环境,只要把天文望远镜架射在距地面十几米高的地方,基本可摆脱大气抖动的干扰。

除了稳定,这里的大气非常稀薄、透明,可以说是一个“准空间”的环境。冰穹A的异常干燥环境也有利于进行在地球上其他地方难以进行的太赫兹波段观测。

“借助AST3对南极极夜期间每年约5个月的连续巡天观测,我们将开展以超新星宇宙学、太阳系外行星为主的前沿天文科学与技术研究。”姜鹏说。

  历史上第一个在南极越冬观测的光学望远镜

“天文仪器在冰穹A面临很多极端‘考验’。”南京天文光学技术研究所副研究员温海焜告诉记者,望远镜通过“雪龙”号运至中山站,从中山站到昆仑站的近1300公里路程条件恶劣,设备被雪橇搭载,历时十几天才能到达,运输包装要求远超国内普通公路。

AST3是我国自主研发的一台全自动无人值守望远镜。昆仑站的极端环境对电子设备、机械设备也提出了严峻考验。

“这是历史第一个在南极越冬观测的光学望远镜。”王力帆告诉记者,法国、意大利以前在位于冰穹C的协和站尝试过,但因技术问题必须现场有人值班,即使那样,也未能实现全冬季运行。今年两国重新安装了望远镜,也顺利观测了一个冬季,但一直有人值守。

在王力帆看来,有人与无人值守的技术难度不可同日而语。在零下80摄氏度遥控一个精密设备,光机电等多方面需要实现技术突破。此外,AST3设备需要研制发电通讯系统,单就研制一个在零下80摄氏度可靠工作的发电系统就极其困难。

  南极天文学已成天文学领域耀眼的分支

按照行业划分,8米以下的光学望远镜都不算大望远镜。AST3有效观测口径只有50厘米,但在王力帆看来,它是我国南极研制大望远镜必须迈出的第一步。

虽然口径与大望远镜不能比,但重要的是,AST3是一个完整的专业望远镜,已经具备或超越许多同量级望远镜的观测能力。“目前进展顺利,今年首次实现了全年遥控运行,并参加了某引力波对应体的观测,发现了大量系外行星候选体。”

作为全球天文学研究的一个重要阵地,南极天文学研究已走过一个世纪,特别是近十年来,南极天文学已经成了天文学领域的一个耀眼的分支。

王力帆介绍,计划中的第三台AST3,将由澳大利亚国立天文台提供一台红外相机,这将开辟我国南极红外巡天的新领域。

“目前我国南极天文研究形势很好,第二台AST3的运行成功,已使我国南极天文观测进入国际天文学观测的视野。”王力帆希望尽快把昆仑站建设成一个包括天文在内的国家级甚至世界级重要科研基地。

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