正在召開的第28屆國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)上，大型太陽望遠(yuǎn)鏡成了太陽物理領(lǐng)域的熱門話題。8月24日，中國科學(xué)院云南天文臺(tái)研究員、副臺(tái)長劉忠在會(huì)上向國際同行介紹了中國巨型太陽望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃，引起了廣泛關(guān)注。
未來，中國將推動(dòng)口徑8米的巨型太陽望遠(yuǎn)鏡建設(shè)，這只“大眼睛”的觀測結(jié)果有望解開太陽的科學(xué)之謎。
太陽的未解之謎
在科學(xué)上，太陽還存在很多未解之謎。在天文學(xué)家看來，太陽是一個(gè)巨大磁球，對(duì)太陽磁場的測量是了解太陽的重要方式。不過，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員、國家天文臺(tái)懷柔基地主任兼總工程師鄧元勇對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》記者介紹，現(xiàn)有的觀測方式還難以對(duì)太陽矢量磁場進(jìn)行精確測量。
作為離地球最近的恒星，太陽的形成也是天文學(xué)家探討的話題。不僅如此，太陽物理研究還能為恒星形成研究提供理論基礎(chǔ)。在本屆天文學(xué)大會(huì)上，“太陽發(fā)電機(jī)”機(jī)制受到了極大關(guān)注。
斯坦福大學(xué)漢森試驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究員亞歷山大·科索維杰夫?qū)Α吨袊茖W(xué)報(bào)》記者說：“當(dāng)年太陽天文學(xué)家提出的用于解釋太陽電磁變化規(guī)律的模型，如今已被應(yīng)用到所有恒星、星系及星際介質(zhì)的電磁研究中?！?br>
在他看來，更細(xì)致、更長時(shí)間的太陽觀測是太陽物理未來發(fā)展的基礎(chǔ)。
另外，預(yù)報(bào)太陽活動(dòng)與人類社會(huì)也息息相關(guān)。1859年發(fā)生的一次較強(qiáng)太陽活動(dòng)，造成當(dāng)時(shí)電報(bào)系統(tǒng)出現(xiàn)混亂，被稱為“卡靈頓事件”。如今，人造衛(wèi)星、無線電通信、電力傳輸網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的使用，都可能會(huì)受到太陽活動(dòng)的影響。劉忠告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者：“在準(zhǔn)確預(yù)報(bào)太陽活動(dòng)后，我們便可以對(duì)此有所防范，最大限度減少損失?！?br>
追求高分辨率
科索維杰夫同時(shí)指出，高分辨率是太陽望遠(yuǎn)鏡追尋的首要目標(biāo)。
天文學(xué)研究中，望遠(yuǎn)鏡往往在光線較弱的夜間對(duì)準(zhǔn)天空。鄧元勇說：“對(duì)于‘夜天文’望遠(yuǎn)鏡，聚光能力通常是最重要的要求。”
擴(kuò)大望遠(yuǎn)鏡口徑是提高聚光能力的重要手段，加之大口徑還能提高望遠(yuǎn)鏡分辨率，使觀測結(jié)果更清晰，因此，大型望遠(yuǎn)鏡常常出現(xiàn)在“夜天文”觀測領(lǐng)域中，如美國、加拿大、中國等國家參與建設(shè)的“30米望遠(yuǎn)鏡”。
不過，對(duì)于白天運(yùn)行的太陽望遠(yuǎn)鏡而言，陽光產(chǎn)生的熱效應(yīng)會(huì)影響觀測的準(zhǔn)確性，口徑越大，熱效應(yīng)越嚴(yán)重。
那么，在提高分辨率和降低熱效應(yīng)之間如何平衡，便成了制造太陽望遠(yuǎn)鏡最大的困難。
在現(xiàn)有理論框架下，太陽磁場的基本結(jié)構(gòu)在70到100公里量級(jí)，1米口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的極限分辨率正好能夠達(dá)到這個(gè)尺度。
所以，近年來世界運(yùn)行情況良好的大型太陽望遠(yuǎn)鏡直徑都在1米左右。例如，直徑為1米的“瑞典太陽望遠(yuǎn)鏡”（SST）是當(dāng)時(shí)歐洲最大的太陽望遠(yuǎn)鏡。2008年，美國建成的“新太陽望遠(yuǎn)鏡”（NST）直徑為1.6米。
而位于我國云南撫仙湖的“新真空太陽望遠(yuǎn)鏡”（NVST）由于其口徑為1米，也稱為“1米紅外太陽望遠(yuǎn)鏡”。據(jù)劉忠介紹，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡已進(jìn)行了一年半的試運(yùn)行，在高分辨成像方面達(dá)到了世界最高水平。
超前打造中國“梯隊(duì)”
多年來，中國太陽物理研究水平一直位于世界先進(jìn)行列。近年來，中國太陽物理學(xué)界開始推動(dòng)一架口徑8米的巨型太陽望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃，鄧元勇和劉忠便是該預(yù)研項(xiàng)目的兩位主要推動(dòng)者。
該望遠(yuǎn)鏡主要側(cè)重于紅外波段及高分辨率、高磁場測量精度觀測?！斑@是一架非常超前的太陽望遠(yuǎn)鏡?！编囋轮赋觯澳壳斑€有許多技術(shù)難題正在攻關(guān)?！崩纾槍?duì)大口徑帶來的熱效應(yīng)問題，一些學(xué)者提出改為環(huán)形鏡面來解決。
盡管各個(gè)環(huán)節(jié)都有難度，鄧元勇卻充滿期待：“建成后，這架巨型太陽望遠(yuǎn)鏡將在性能上超越即將落戶夏威夷的美國先進(jìn)技術(shù)太陽望遠(yuǎn)鏡（ATST）和正在討論中的歐洲太陽望遠(yuǎn)鏡（EST），成為世界上空間分辨率和偏振測量精度最高的太陽紅外和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡?！?br>
據(jù)悉，太陽望遠(yuǎn)鏡大多在近水區(qū)域建成，如西班牙加那利群島、美國大熊湖、夏威夷群島及我國云南撫仙湖畔等。
劉忠透露，該項(xiàng)目已在我國川滇藏和西藏西南部選定了兩塊區(qū)域，但還需進(jìn)一步考察氣候條件。選址工作有望在2015年完成。
此外，鄧元勇說：“我們還計(jì)劃未來發(fā)射口徑為1米的空間太陽望遠(yuǎn)鏡?！睂脮r(shí)，中國將以“一天一地”的高技術(shù)“梯隊(duì)”參與世界太陽物理界的角逐。
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