一米新真空太陽望遠鏡研制及其在太陽觀測中的應用

項目負責人 劉 忠

一米新真空太陽望遠鏡研制及其在太陽觀測中的應用

中國科學院云南天文臺

項目負責人 劉 忠

1　項目簡介

云南天文臺一米新真空太陽望遠鏡（又名紅外太陽塔，簡稱NVST）是我國最近研制成功的大型地面光學及近紅外太陽望遠鏡，其有效口徑為0.99 m，真空窗直徑達到了1.2 m，是目前世界上最大口徑的真空望遠鏡，也是以云南為中心的8個時區內（120度經度范圍）唯一能進行亞角秒級高分辨率觀測的太陽望遠鏡，其主要科學目標為: 突破太陽大氣高空間分辨率成像和光譜觀測的技術難題，在0.3～2.5 μm波段對太陽進行高分辨率成像和多波段光譜觀測，為太陽高層大氣加熱以及太陽活動中的能量傳輸、積累和觸發過程等太陽物理前沿課題的研究提供高質量的實測資料。

該項目于2001年立項，先后獲得科技部973儀器專項、科學院儀器研制項目、天文財政專項、國家發改委建設項目、國家自然科學基金項目以及財政部修購專項的資助，經過項目各參與單位10多年的艱苦努力，于2010年8月，望遠鏡光、機、電裝調完成，2010年9月進入試觀測階段，2012年9月正式投入運行，經第三方實測，所有技術指標均達到設計要求，其中空間分辨率、真空度、跟蹤精度等幾項關鍵技術指標顯著優于設計要求，由艾國祥院士擔任主任的成果鑒定委員會一致認為：一米新真空太陽望遠鏡功能完整，技術和科學指標完全達到設計要求，望遠鏡運轉正常，該系統整體達到國際先進水平，位列國際三大前沿太陽觀測系統之一，其中，對太陽邊緣的高分辨率觀測達到國際領先水平。

2　創新點

NVST的主要科技創新可以概括為1個形式、2個方法及多項技術。其中1個形式是指NVST望遠鏡主體采用了難度極大的真空對稱式系統建成了世界上最大的真空望遠鏡；2個方法是指獨創的高分辨率成像方法和太陽選址測量方法；多項創新技術主要包括：高精度望遠鏡運動控制技術、大口徑高精度真空封窗研制技術、天文海量數據存儲與快速處理技術、局地視寧度控制技術以及與NVST及其儀器研制有關的多項創新性技術及工藝。在以上創新方法和技術的共同作用下，NVST在重要的太陽邊緣高分辨率觀測方面領先于其他太陽望遠鏡，并成為全球唯一可以常規發布高分辨率數據的地面大型太陽望遠鏡。

3　應用情況

圖1　撫仙湖太陽觀測站（左）及一米新真空太陽望遠鏡

NVST從2012年9月投入太陽常規觀測至2015年初，已獲得約600TB的太陽及太陽活動高分辨率觀測數據，國內外太陽物理學家通過利用這些數據已開展了多項研究工作，并在APJ等國際著名天文學期刊上發表了多篇研究論文，隨著NVST的終端設備陸續投入使用和觀測數據的積累，NVST正在成為世界上主要的太陽物理實測研究平臺之一。

圖2　NVST拍攝的太陽活動區高分辨率光球像（706nm）

圖3　NVST拍攝的太陽耀斑爆發過程（H-alpha，656.3nm）

圖4　NVST拍攝的太陽邊緣（日珥）高分辨率圖像（H-alpha，656.3nm）

圖5　工作人員用新研制的SDIMM對觀測站視寧度進行測量和比對

由于NVST是附近8個時區內唯一可以進行高分辨率太陽觀測的望遠鏡，與歐洲和美國的同類太陽望遠鏡組成了一個完整的觀測網絡，實現了對太陽的高分辨率日不落觀測，自NVST初光（2010年）后組織和參與了多次全球范圍的“地基-地基”以及“地基-空間”聯測，對本周太陽活動峰年的觀測和研究做出了較大的貢獻,在促進國際合作與交流的同時，也提升了我國在太陽觀測領域的顯示度。

太陽望遠鏡研制技術、太陽高分辨觀測技術、選址技術等技術成果不僅可應用于下一代更大口徑的太陽望遠鏡和空間太陽望遠鏡的研制，而且也可應用到其他大型天文望遠鏡及空間目標監測望遠鏡的研制，項目組在一米新真空太陽望遠鏡技術研究成果的基礎上，已開展了中國巨型太陽望遠鏡(CGST）的預研和2m 環形太陽望遠鏡的研制工作。