科學與健康丨觀天“利器”!我國新一代太陽望遠鏡來了

　　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恒星，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準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、中國科學院云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升的同時，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，但鏡中視野并不大。“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，才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”提升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，建成后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于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，輕則干擾短波通訊，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，天文學界對于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，剖析其背后的物理規律，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，幾秒鐘就可以將1升水從常溫加熱至沸騰。

　　擁有這么大的口徑，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，相當于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，后者是一個直徑僅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，這些因素都會干擾觀測精度。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，吸收多余能量后，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分鐘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、超大質量黑洞吞噬恒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建成后，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。