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墨子巡天望遠鏡:“十分優(yōu)異!”

發(fā)布時間:2023-09-20 09:58:00來源: 光明網(wǎng)-《光明日報》

  光明日報記者 齊芳

  冷湖鎮(zhèn),位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市。秋夜,茫茫戈壁,人跡罕至。仰望,星空璀璨,銀河迢迢,仿佛沿著這條顛簸不平的土路,就能走進銀河、踏入群星。

  美景醉人。在海拔4200米的賽什騰山C區(qū),中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系教授姜繼安、中國科學(xué)院紫金山天文臺青海觀測站總工程師婁錚等科研人員卻無暇欣賞——他們坐在由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中國科學(xué)院紫金山天文臺聯(lián)合研制的墨子巡天望遠鏡的工作間里,緊盯著排列整齊的電腦屏幕,隨時關(guān)注望遠鏡的工作狀態(tài)。

  墨子巡天望遠鏡是北半球光學(xué)時域巡天能力最強的設(shè)備,每三個晚上就能巡測整個北天球一次。9月17日,試運行一個月的墨子巡天望遠鏡正式啟用,并交出了第一份“作業(yè)”——仙女座星系圖片。中國科學(xué)院副院長、黨組成員常進說:“墨子巡天望遠鏡能幫助我們加快實現(xiàn)天文領(lǐng)域更多原創(chuàng)突破,積極搶占天文領(lǐng)域科技制高點,為高水平科技自立自強作出更大貢獻。”

  給星空錄像的望遠鏡

  墨子巡天望遠鏡是個高10米、重50噸的“大家伙”。總設(shè)計師、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文學(xué)系教授孔旭拿起一根竹竿指點著向記者介紹:“它的主鏡口徑2.5米,中間開孔0.76米,主鏡厚度0.12米,面形平整度優(yōu)于8納米。主鏡主動光學(xué)支撐采用軸向氣壓式54點支撐,觀測波段為320納米至960納米,視場直徑3度,像質(zhì)可達0.4角秒內(nèi)能量集中度優(yōu)于80%。大家可能聽不太明白,簡單說就四個字:十分優(yōu)異!”

  在海拔4200米的地方建天文臺,不是件容易的事?!斑@里的海拔、氣壓、溫度變化等都和低海拔地區(qū)不一樣,對儀器也有特別的要求,比如普通的硬盤在這兒無法使用,望遠鏡的核心設(shè)備CCD相機要能夠在零下100攝氏度穩(wěn)定工作?!笨仔裾f,在墨子巡天望遠鏡的制造過程中,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院紫金山天文臺、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所等集結(jié)優(yōu)勢科研力量,突破許多技術(shù)瓶頸。例如,攻克了2.5米大口徑薄鏡面技術(shù),并通過采用主動準(zhǔn)直技術(shù)和主鏡面形主動矯正技術(shù),實現(xiàn)了主焦裝置軸向定位誤差在2微米以內(nèi),對主鏡重力形變和熱形變實時矯正,波前誤差控制在6納米以內(nèi);大焦面高精度CCD拼接和超低噪聲低功耗讀出和驅(qū)動技術(shù)也有進展,“9片9K×9K科學(xué)級CCD芯片進行拼接,平整度達到20微米以下,比頭發(fā)絲還細”。

  這些“本領(lǐng)”讓墨子巡天望遠鏡成為“北半球最強”,不僅能給星空實時錄像,還能看到以往難以觀測到的、非常暗的天體。孔旭說:“我們用30秒拍攝的一幅圖像的大小為1.76GB,相當(dāng)于一部高清電影,一晚上可以獲得1.6T的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)會實時傳輸?shù)街袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)和中國科學(xué)院紫金山天文臺。歡迎全球天文學(xué)家與我們合作,一起解開宇宙的奧秘。”

  傳世巡天數(shù)據(jù)將帶來原創(chuàng)性科學(xué)突破

  孔旭將墨子巡天望遠鏡取得的數(shù)據(jù)稱為“傳世巡天數(shù)據(jù)”。對于天文學(xué)而言,數(shù)據(jù)積累和比較非常重要?!澳友蔡焱h鏡巡天數(shù)據(jù)疊加,將提供北天球最深的高精度、大天區(qū)、多色測光和位置星表,在未來數(shù)10年內(nèi)可用于宇宙中各類天體的證認和系統(tǒng)研究?!?/p>

  天文學(xué)家對墨子巡天望遠鏡的期望遠不只這些,它可以在諸多領(lǐng)域取得突破性原始創(chuàng)新成果——時域天文,如引力波事件電磁對應(yīng)體等;太陽系天體普查,如尋找第九大行星;銀河系結(jié)構(gòu)和近場宇宙學(xué),如暗物質(zhì)本質(zhì)等。巡天數(shù)據(jù)還可用于開展近地小行星監(jiān)測,滿足國家航天安全戰(zhàn)略需求。

  孔旭解釋:“比如黑洞潮汐瓦解恒星事件,就是我們想要發(fā)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)之一。理論研究認為,當(dāng)恒星被黑洞吞噬時,會被黑洞產(chǎn)生的強潮汐力瓦解,并形成一個或多個吸積爆發(fā)過程。從觀測上看,就是黑洞周圍忽然產(chǎn)生瞬時的強光。這一現(xiàn)象對黑洞研究非常重要,但是非常難發(fā)現(xiàn)?,F(xiàn)在有了墨子巡天望遠鏡,我們有信心找出事例,并進行深入研究?!?/p>

  天文學(xué)依賴于觀測,優(yōu)秀的天文臺址是稀缺資源。青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖地區(qū)是可以媲美智利北部山區(qū)、南極內(nèi)陸冰穹地區(qū)的一流光學(xué)觀測基地。據(jù)悉,除了墨子巡天望遠鏡,中國科學(xué)院國家天文臺用于太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統(tǒng)AIMS望遠鏡、南京大學(xué)時域天文臺TIDO等望遠鏡將相繼在這里落戶。

  茫茫戈壁中,中國天文學(xué)家正在探尋宇宙奇跡!

  《光明日報》(2023年09月20日 08版)

(責(zé)編:李雨潼)

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