我国“千眼天珠”即将建成,太阳观测进入新纪元!到底有多强大?

我国“千眼天珠”即将建成,太阳观测进入新纪元!到底有多强大?

太阳是我们地球所有能量最直接的来源,正是由于它的存在,维系着地球的光明、支撑着各种生物的生存和繁衍。依靠着太阳强大的质量和引力,地球和其他行星有规律地、稳定地围绕着太阳公转。

但是,太阳表面并非完全是平静的,在内部核聚变、磁场强度等发生变化的同时,也会使太阳的表面产生强烈的太阳风暴、日冕物质喷发等现象,从而对地球的磁场、大气层等产生影响,继而对人类的生产生活带来一定隐患。

因此,如果能对太阳进行系统性、全面性和深入性的观测,不但可以及时准确掌握太阳的活动规律,而且还可以为人类有效应对太阳剧烈活动所带来的不利影响奠定坚实的基础。

和观测宇宙其他天体一样,天体的观测主要方式有两种,即“天基”和“地基”。对于太阳观测来说,“天基”就是向宇宙空间发射探测器,使其进入近日轨道,在近距离下进行观测。而“地基”则是将观测设备(主要是大型望远镜或者望远镜阵列)部署在地球上进行观测。

这两种方式各有利弊,拿“天基”观测来说,其优点是可以完全消除地球大气层、光污染以及大气污染等的影响,同时观测的精度和分辨率更高,而缺点是机动性较差、成本很高、不能维护、发射和信息传输周期较长等。

对于“地基”观测来说,其优缺点基本上和“天基”是相反的,也就是说“天基”的优点是“地基”的缺点,而“天基”的缺点正是“地基”的优点。如果将“天基”和“地基”设施同时对太阳进行观测,那么正好可以弥补二者的缺点,形成良性互补的局面。

在对太阳的“天基”观测方面,美国可以说是“一马当先”,发射了帕克太阳探测器,现在已经拍摄了多组关于太阳表面的图像,不过距离其最终达到近日点还尚有时日,现在处于“螺旋”式靠近的状态。

而在对太阳的“地基”观测方面,我国则走在了世界的前列,与太阳观测相关的热控、多层共轭自适应光学、磁场测量等关键技术,近年来我们已经取得全面突破,比如,由国家天文台、紫金山天文台、云南天文台与南京天光所等联合提出的先进地基太阳天文台(ASO-G)项目,目前已成为继美国DKIST和欧洲EST之后,又一个得到世界公认的先进大型太阳望远镜计划。

在具体实施上,近几年我国在内蒙古锡林郭勒大草原上正在建造明安图观测基地,其中将同步部署可以追踪太阳爆发初始能量释放以及传播过程的射电日像仪、高灵敏度的行星际闪烁专用望远镜、空间覆盖面最广的超宽带射电频谱仪等,建成之后,该基地将拥有100个三臂螺旋排列的蝶形望远镜阵列,成为世界上最强大的综合性太阳射电观测基地。

明安图观测基地是“中国子午线工程”地面空间环境监测网络的一部分,此外,“中国经络工程”在四川省甘孜藏族自治州稻城县还拥有一个重要的基地,那就是稻城太阳射电望远镜(DSRT),目前该工程也在紧锣密鼓地建造中。

其主体工程为“圆环阵太阳射电成像望远镜”,一共由313个直径6米的天线构成,这些天线阵列分布在直径1公里的圆环上。建成之后,将形成一个综合性的孔径射电望远镜阵列,形状就像一颗巨大的“千眼天珠”,届时将成为世界上海拔最高、最先进的太阳射电探测设备,可以在150-450兆赫的频段内,实现对太阳的高分辨率成像成谱观测。

由于甘孜藏族自治州稻城县的海拔较高、地势比较开阔、晴好天气多、交通和水电设施配套齐全,区位优势和观测稳定性都能得到非常好的保障,因此在我国“子午线工程”台站建设中具有重要地位,建成之后必将成为天文观测特别是太阳观测的绝佳圣地。

从现在全球的太阳“地基”观测来看,只有我国的明安图、稻城两个观测基地,既能实现对日冕物质抛射全过程监测,又能对太阳外层进行三维实时解析,因此对全球的科学家监测和研究太阳耀斑爆发的机理、开展空间天气的研究、监测、预报和应用将起到举足轻重和不可替代的作用。

根据计划,稻城太阳观测基地将于今年年底前全部完成建设,这颗“千眼天珠”届时将屹立在世界的东方,以其灵敏的、先进的、高效的工作状态,将人类太阳观测技术带入崭新的纪元!

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