一米新真空太阳望远镜研制及其在太阳观测中的应用

项目负责人 刘 忠

一米新真空太阳望远镜研制及其在太阳观测中的应用

中国科学院云南天文台

项目负责人 刘 忠

1　项目简介

云南天文台一米新真空太阳望远镜（又名红外太阳塔，简称NVST）是我国最近研制成功的大型地面光学及近红外太阳望远镜，其有效口径为0.99 m，真空窗直径达到了1.2 m，是目前世界上最大口径的真空望远镜，也是以云南为中心的8个时区内（120度经度范围）唯一能进行亚角秒级高分辨率观测的太阳望远镜，其主要科学目标为: 突破太阳大气高空间分辨率成像和光谱观测的技术难题，在0.3～2.5 μm波段对太阳进行高分辨率成像和多波段光谱观测，为太阳高层大气加热以及太阳活动中的能量传输、积累和触发过程等太阳物理前沿课题的研究提供高质量的实测资料。

该项目于2001年立项，先后获得科技部973仪器专项、科学院仪器研制项目、天文财政专项、国家发改委建设项目、国家自然科学基金项目以及财政部修购专项的资助，经过项目各参与单位10多年的艰苦努力，于2010年8月，望远镜光、机、电装调完成，2010年9月进入试观测阶段，2012年9月正式投入运行，经第三方实测，所有技术指标均达到设计要求，其中空间分辨率、真空度、跟踪精度等几项关键技术指标显著优于设计要求，由艾国祥院士担任主任的成果鉴定委员会一致认为：一米新真空太阳望远镜功能完整，技术和科学指标完全达到设计要求，望远镜运转正常，该系统整体达到国际先进水平，位列国际三大前沿太阳观测系统之一，其中，对太阳边缘的高分辨率观测达到国际领先水平。

2　创新点

NVST的主要科技创新可以概括为1个形式、2个方法及多项技术。其中1个形式是指NVST望远镜主体采用了难度极大的真空对称式系统建成了世界上最大的真空望远镜；2个方法是指独创的高分辨率成像方法和太阳选址测量方法；多项创新技术主要包括：高精度望远镜运动控制技术、大口径高精度真空封窗研制技术、天文海量数据存储与快速处理技术、局地视宁度控制技术以及与NVST及其仪器研制有关的多项创新性技术及工艺。在以上创新方法和技术的共同作用下，NVST在重要的太阳边缘高分辨率观测方面领先于其他太阳望远镜，并成为全球唯一可以常规发布高分辨率数据的地面大型太阳望远镜。

3　应用情况

图1　抚仙湖太阳观测站（左）及一米新真空太阳望远镜

NVST从2012年9月投入太阳常规观测至2015年初，已获得约600TB的太阳及太阳活动高分辨率观测数据，国内外太阳物理学家通过利用这些数据已开展了多项研究工作，并在APJ等国际著名天文学期刊上发表了多篇研究论文，随着NVST的终端设备陆续投入使用和观测数据的积累，NVST正在成为世界上主要的太阳物理实测研究平台之一。

图2　NVST拍摄的太阳活动区高分辨率光球像（706nm）

图3　NVST拍摄的太阳耀斑爆发过程（H-alpha，656.3nm）

图4　NVST拍摄的太阳边缘（日珥）高分辨率图像（H-alpha，656.3nm）

图5　工作人员用新研制的SDIMM对观测站视宁度进行测量和比对

由于NVST是附近8个时区内唯一可以进行高分辨率太阳观测的望远镜，与欧洲和美国的同类太阳望远镜组成了一个完整的观测网络，实现了对太阳的高分辨率日不落观测，自NVST初光（2010年）后组织和参与了多次全球范围的“地基-地基”以及“地基-空间”联测，对本周太阳活动峰年的观测和研究做出了较大的贡献,在促进国际合作与交流的同时，也提升了我国在太阳观测领域的显示度。

太阳望远镜研制技术、太阳高分辨观测技术、选址技术等技术成果不仅可应用于下一代更大口径的太阳望远镜和空间太阳望远镜的研制，而且也可应用到其他大型天文望远镜及空间目标监测望远镜的研制，项目组在一米新真空太阳望远镜技术研究成果的基础上，已开展了中国巨型太阳望远镜(CGST）的预研和2m 环形太阳望远镜的研制工作。