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觀測太陽磁場有了“火眼金睛”。近日，國家重大科研儀器研制項目“用于太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統(tǒng)”（以下簡稱“AIMS望遠鏡”）通過結(jié)題驗收，并正式啟用。作為全球首臺中紅外波段太陽磁場專用觀測設(shè)備，未來它將揭開太陽在中紅外波段的神秘面紗。

10月17日，中國科學(xué)院國家天文臺舉辦AIMS望遠鏡研制總結(jié)暨未來科學(xué)規(guī)劃研討會。會上，AIMS項目負責(zé)人、中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄧元勇表示，該望遠鏡的建成不僅填補了國際中紅外太陽磁場觀測的空白，也為后續(xù)高海拔地區(qū)建設(shè)大型天文設(shè)備提供了重要參考。

實現(xiàn)多項關(guān)鍵技術(shù)突破

太陽磁場堪稱驅(qū)動太陽耀斑、日冕物質(zhì)拋射等劇烈爆發(fā)的“能量總開關(guān)”。精確測量太陽磁場，不僅是理解太陽乃至恒星物理過程的核心，更是預(yù)警“空間天氣”、保障技術(shù)系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。

“然而，盡管強烈的太陽磁場活動會直接影響地球的通信導(dǎo)航和電網(wǎng)安全，但目前的測量，主要是在可見光波段，測量精度有限?！编囋抡f，“這極大地制約了我們認知和預(yù)報太陽活動能力的提升?！?/p>

為實現(xiàn)對太陽磁場的精確測量，鄧元勇團隊?wèi)阎白鰢H上獨一無二的設(shè)備”的初心，于2015年啟動了AIMS望遠鏡的研制工作。他們“十年磨一劍”，歷經(jīng)冷湖選址、核心技術(shù)攻關(guān)、高原施工等重重困難，終于在2025年建成了AIMS望遠鏡。

作為我國首個工作在中紅外波段的天文望遠鏡，AIMS望遠鏡實現(xiàn)多項關(guān)鍵技術(shù)突破，將太陽磁場的測量由間接推算轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訙y量，成功將太陽磁場的測量精度提高了一個量級。

比如，在太陽磁場直接測量方法方面，科研團隊通過12.3微米中紅外波段觀測，利用超窄帶傅立葉光譜儀直接測量塞曼裂距，將磁場測量精度提升至優(yōu)于10高斯量級，解決了太陽磁場測量百年歷史中的一個瓶頸問題；在核心部件國產(chǎn)化方面，AIMS望遠鏡采用離軸光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計，紅外光譜和成像終端及真空制冷系統(tǒng)等全部部件均為國產(chǎn)，體現(xiàn)了中國天文儀器的自主創(chuàng)新能力。

此外，AIMS望遠鏡還首次實現(xiàn)中紅外波段太陽光譜和成像的常規(guī)觀測。鄧元勇介紹，調(diào)試及試觀測期間AIMS望遠鏡已成功獲取多個中紅外波段的太陽耀斑數(shù)據(jù)，為揭示太陽劇烈爆發(fā)中物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)移機制、研究磁能積累與釋放提供了新數(shù)據(jù)支持。

落戶冷湖的艱辛超乎想象

AIMS望遠鏡建設(shè)于海拔4000米的青海冷湖賽什騰山D觀測平臺。這里空氣稀薄，環(huán)境嚴酷，卻擁有中紅外波段觀測太陽的絕佳條件。將精密的光學(xué)設(shè)備落戶于這片土地，考驗的不僅是科學(xué)智慧，更是堅韌不拔的工程毅力。

2020年圓頂基建開工、2022年底望遠鏡主體基本建成，2023年9月進入試觀測階段……一個個里程碑的背后，是團隊在“生命禁區(qū)”中與高寒、缺氧等極端環(huán)境的持續(xù)搏斗：由于道路不通，建觀測塔的材料全靠直升機吊運；沒有住所，施工人員只能棲身于集裝箱，靠煤爐生火取暖，每天的水和食物需要從住處帶上山。

“更大的挑戰(zhàn)出現(xiàn)在2022年。這一年，望遠鏡的光學(xué)系統(tǒng)因高原低溫出現(xiàn)像質(zhì)下降，我們不得不返回所內(nèi)解決，從查找原因到徹底解決歷時近半年?！盇IMS技術(shù)負責(zé)人、中國科學(xué)院國家天文臺研究員王東光回憶，“與望遠鏡對接后，傅立葉光譜儀因電磁干擾無法獲取光譜信號，歷經(jīng)20多個日夜的摸索，通過多層濾波、隔離與嚴格接地等手段，終于在2023年7月15日成功接收到清晰的太陽光譜?！?/p>

“看到‘初光’那一刻，我知道，這個望遠鏡成功了。直到這一天，壓在心里幾年的壓力終于釋放了?！蓖鯑|光說。這道“光”不僅照亮了荒涼的高原，更標(biāo)志著中國在中紅外太陽觀測領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的跨越，為人類理解恒星物理打開了新的窗口。

如今，AIMS望遠鏡已正式轉(zhuǎn)入科學(xué)產(chǎn)出階段，其觀測數(shù)據(jù)有望為中國的太陽物理前沿研究、太陽活動與空間天氣預(yù)報提供重要支撐。“未來，我們將針對AIMS儀器、數(shù)據(jù)特色，提出中紅外波段觀測與多波段聯(lián)測的協(xié)同方案，進一步探索太陽磁場的未解之謎?！编囋抡f。

（國家天文臺供圖）