給太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡戴上“眼鏡” 讓“空間天氣預(yù)報(bào)”更精準(zhǔn)

中科院光電所在國(guó)內(nèi)首次突破下一代太陽(yáng)自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)

本報(bào)訊 (記者 繆琴 宋妍妍)太陽(yáng)爆發(fā)性活動(dòng)對(duì)地球及行星際空間環(huán)境影響較大。如何通過(guò)現(xiàn)代科技更清晰、更準(zhǔn)確地觀察太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)，對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)警和預(yù)報(bào)?

近日，扎根成都的中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所研究員饒長(zhǎng)輝帶領(lǐng)的太陽(yáng)高分辨力光學(xué)成像研究小組，成功突破下一代自適應(yīng)光學(xué)——多層共軛自適應(yīng)光學(xué)(Multi-Conjugate Adaptive Optics， MCAO)關(guān)鍵技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)的大視場(chǎng)閉環(huán)校正成像觀測(cè)，在國(guó)內(nèi)首次利用MCAO技術(shù)獲取到太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)大視場(chǎng)高分辨力實(shí)時(shí)圖像。

“該實(shí)時(shí)圖像是我們利用自主研制的太陽(yáng)MCAO系統(tǒng)原理樣機(jī)與目前國(guó)內(nèi)最大口徑的太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡——云南天文臺(tái)1米新真空太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)接，觀測(cè)獲取的。觀測(cè)結(jié)果表明，MCAO校正后能夠獲得太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)更高分辨力的成像觀測(cè)結(jié)果，也驗(yàn)證了該技術(shù)的成功。” 饒長(zhǎng)輝說(shuō)，該試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著我國(guó)在下一代自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，使我國(guó)成為繼美國(guó)和德國(guó)之后，第三個(gè)掌握太陽(yáng)MCAO技術(shù)的國(guó)家。

“太陽(yáng)爆發(fā)性活動(dòng)將給地球及行星際空間環(huán)境帶來(lái)較大的影響，包括通訊中斷、信息安全事故、高緯度電力系統(tǒng)崩潰以及空間探測(cè)器受損等。”饒長(zhǎng)輝介紹，為了研究太陽(yáng)活動(dòng)的動(dòng)力學(xué)起源，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的空間環(huán)境監(jiān)測(cè)和空間天氣預(yù)報(bào)，需要獲得太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)的大視場(chǎng)高分辨力的觀測(cè)數(shù)據(jù)。配備自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的地基大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡是開(kāi)展高分辨力太陽(yáng)觀測(cè)的主要手段。

“自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)對(duì)大氣湍流的影響進(jìn)行補(bǔ)償，就相當(dāng)于給太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡戴‘眼鏡’，矯正視力。”饒長(zhǎng)輝說(shuō)，但傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)高分辨力校正視場(chǎng)較小，可見(jiàn)光波段在10角秒左右(1角秒相當(dāng)于700多公里)，而整個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)為60-180角秒，傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)無(wú)法看清整個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)。

“為了解決傳統(tǒng)自適應(yīng)光學(xué)校正視場(chǎng)小的問(wèn)題，科學(xué)家發(fā)展出了MCAO技術(shù)。MCAO技術(shù)可以將校正視場(chǎng)提高至角分量級(jí)，提高觀測(cè)效率。” 饒長(zhǎng)輝介紹，MCAO技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用，將幫助太陽(yáng)物理學(xué)家看到更加清晰、更加精細(xì)、更加動(dòng)態(tài)化的太陽(yáng)活動(dòng)，加深人類對(duì)恒星乃至宇宙的認(rèn)識(shí)，也將為太陽(yáng)物理研究和空間天氣預(yù)報(bào)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

據(jù)悉，該研究已獲得2017年度國(guó)家自然科學(xué)基金重大科研儀器項(xiàng)目的支持，饒長(zhǎng)輝團(tuán)隊(duì)將在未來(lái)5年內(nèi)為云南天文臺(tái)1米新真空太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡配備一套專用的MCAO系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的成功運(yùn)用。