墨子巡天望遠鏡:“十分優異!”
光明日報記者 齊芳
冷湖鎮,位於(yu) 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,中國科學技術大學天文學係教授薑繼安、中國科學院紫金山天文台青海觀測站總工程師婁錚等科研人員卻無暇欣賞——他們(men) 坐在由中國科學技術大學和中國科學院紫金山天文台聯合研製的墨子巡天望遠鏡的工作間裏,緊盯著排列整齊的電腦屏幕,隨時關(guan) 注望遠鏡的工作狀態。
墨子巡天望遠鏡是北半球光學時域巡天能力最強的設備,每三個(ge) 晚上就能巡測整個(ge) 北天球一次。9月17日,試運行一個(ge) 月的墨子巡天望遠鏡正式啟用,並交出了第一份“作業(ye) ”——仙女座星係圖片。中國科學院副院長、黨(dang) 組成員常進說:“墨子巡天望遠鏡能幫助我們(men) 加快實現天文領域更多原創突破,積極搶占天文領域科技製高點,為(wei) 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(ge) 高10米、重50噸的“大家夥(huo) ”。總設計師、中國科學技術大學天文學係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,麵形平整度優(you) 於(yu) 8納米。主鏡主動光學支撐采用軸向氣壓式54點支撐,觀測波段為(wei) 320納米至960納米,視場直徑3度,像質可達0.4角秒內(nei) 能量集中度優(you) 於(yu) 80%。大家可能聽不太明白,簡單說就四個(ge) 字:十分優(you) 異!”
在海拔4200米的地方建天文台,不是件容易的事。“這裏的海拔、氣壓、溫度變化等都和低海拔地區不一樣,對儀(yi) 器也有特別的要求,比如普通的硬盤在這兒(er) 無法使用,望遠鏡的核心設備CCD相機要能夠在零下100攝氏度穩定工作。”孔旭說,在墨子巡天望遠鏡的製造過程中,中國科學技術大學、中國科學院紫金山天文台、中國科學院光電技術研究所等集結優(you) 勢科研力量,突破許多技術瓶頸。例如,攻克了2.5米大口徑薄鏡麵技術,並通過采用主動準直技術和主鏡麵形主動矯正技術,實現了主焦裝置軸向定位誤差在2微米以內(nei) ,對主鏡重力形變和熱形變實時矯正,波前誤差控製在6納米以內(nei) ;大焦麵高精度CCD拚接和超低噪聲低功耗讀出和驅動技術也有進展,“9片9K×9K科學級CCD芯片進行拚接,平整度達到20微米以下,比頭發絲(si) 還細”。
這些“本領”讓墨子巡天望遠鏡成為(wei) “北半球最強”,不僅(jin) 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(ti) 。孔旭說:“我們(men) 用30秒拍攝的一幅圖像的大小為(wei) 1.76GB,相當於(yu) 一部高清電影,一晚上可以獲得1.6T的數據,這些數據會(hui) 實時傳(chuan) 輸到中國科學技術大學和中國科學院紫金山天文台。歡迎全球天文學家與(yu) 我們(men) 合作,一起解開宇宙的奧秘。”
傳(chuan) 世巡天數據將帶來原創性科學突破
孔旭將墨子巡天望遠鏡取得的數據稱為(wei) “傳(chuan) 世巡天數據”。對於(yu) 天文學而言,數據積累和比較非常重要。“墨子巡天望遠鏡巡天數據疊加,將提供北天球最深的高精度、大天區、多色測光和位置星表,在未來數10年內(nei) 可用於(yu) 宇宙中各類天體(ti) 的證認和係統研究。”
天文學家對墨子巡天望遠鏡的期望遠不隻這些,它可以在諸多領域取得突破性原始創新成果——時域天文,如引力波事件電磁對應體(ti) 等;太陽係天體(ti) 普查,如尋找第九大行星;銀河係結構和近場宇宙學,如暗物質本質等。巡天數據還可用於(yu) 開展近地小行星監測,滿足國家航天安全戰略需求。
孔旭解釋:“比如黑洞潮汐瓦解恒星事件,就是我們(men) 想要發現的科學目標之一。理論研究認為(wei) ,當恒星被黑洞吞噬時,會(hui) 被黑洞產(chan) 生的強潮汐力瓦解,並形成一個(ge) 或多個(ge) 吸積爆發過程。從(cong) 觀測上看,就是黑洞周圍忽然產(chan) 生瞬時的強光。這一現象對黑洞研究非常重要,但是非常難發現。現在有了墨子巡天望遠鏡,我們(men) 有信心找出事例,並進行深入研究。”
天文學依賴於(yu) 觀測,優(you) 秀的天文台址是稀缺資源。青海省海西蒙古族藏族自治州冷湖地區是可以媲美智利北部山區、南極內(nei) 陸冰穹地區的一流光學觀測基地。據悉,除了墨子巡天望遠鏡,中國科學院國家天文台用於(yu) 太陽磁場精確測量的中紅外觀測係統AIMS望遠鏡、南京大學時域天文台TIDO等望遠鏡將相繼在這裏落戶。
茫茫戈壁中,中國天文學家正在探尋宇宙奇跡!
《光明日報》(2023年09月20日 08版)
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