天文望远镜技术发展现状及展望

2016-01-28王佳琪山东省青岛第十九中学2014级高二六班

科学中国人 2016年35期

王佳琪山东省青岛第十九中学2014级高二〈六班〉

天文望远镜技术发展现状及展望

王佳琪
山东省青岛第十九中学2014级高二〈六班〉

近些年我国天文观测与空间探测发展迅速，逐渐建立初步观测网络，在此基础上正在酝酿一些大型科技计划，力求在未来一段时间内取得突破性进展。现有天文观测装置已融合较为先进科技，如何发挥其科技效益是当前面临的主要问题。本文就天文望远镜技术发展现状展开研究，并对我国未来天文望远镜技术发展进行展望。

天文望远镜技术；发展技术；展望

天文望远镜是当前探究外空间最直接工具，具有高效、迅速、便捷等特点。随着科学技术不断发展，未来天文望远镜技术必将在空间探究中占据更重要地位。

1 天文望远镜技术发展现状

1.1 天文望远镜技术发展现状——国际

近年来国际天文观测取得长足发展，一系列先进天文望远镜设备先后投入使用。其中具代表性的包括10m级光学望远镜、2.4m哈勃望远镜、红外、紫外、X射线、γ射线望远镜等。多种类望远镜的使用促进观测能力得到显著提升，开创天文观测新纪元。

1.1.1 光学∕红外天文进入广域巡天和局域

上世纪90年代至今，以2.4m哈勃望远镜为代表的天文望远镜面世表明天文观测已经进入精细观测时代。望远镜规模已经逐渐中小化，中小望远镜具备大视场优势，其上配备先进CCD阵列探测终端，从而实现天文观测广域巡天时代。此外以主动光学、光干涉等一系列尖端观测技术日趋完善，未来天文观测必将进入更广范围内巡天观测时代。

1.1.2 射电天文实现米波到亚毫米波全波段探测

射电天文观测在天文学中起到核心作用，当前常用射电望远镜主要有单天线望远镜、综合孔径干涉阵列、甚长基线干涉列阵。

单天线望远镜主要有美国300m、英国76m、德国100m望远镜，这些望远镜在投入使用后都在天文观测中取得重大发现，我国上海75m望远镜也于近期加入该行列。

综合孔径干涉阵列具有高分辨率及高灵敏度等优点，当前句代表性的为国际AL-MA、美国EⅤLA、英国MERLⅠN、印度GMRT等。

甚长基线干涉阵（ⅤLBⅠ）具有较高分辨率，美国ⅤLBA、欧洲EⅤN、日本ⅤERA、俄罗斯ⅤLBⅠ、中国CⅤN等。

1.1.3 天文数据处理技术与计算天体物理方法

天文数据处理技术未来数年内天文观测数据将实现由TB——PB量级的转变，现有计算能力无法满足需求，因此天文界着手引进最为先进的数据处理系统，开发出诸如美国天体物理数据库、法国天文综合数据库等为代表的高效率先进天文数据处理系统。

计算天体物理主要实现在计算机数据处理中心进行数据模拟，对天文状况进行仿真，从而获得天体形成及演化规律。天体物理的计算在天文研究中占据重要地位，也是各国研究超级计算机的主要目的。

1.2 天文望远镜技术发展现状——国内

1.2.1 天文观测网络初具规模

我国现代天文观测起步较迟，但我国天文观测技术发展较为迅速，一批自主研发的光学、射电、毫米波望远镜已经投入使用。全国目前有超过20座观测台站，形成初具规模的天文观测网络。上世纪30年代我国开始致力于天文观测硬件设备发展，并陆续建成1m下的光学望远镜、2.16m光学望远镜、13.7mm光学望远镜、1m红外太阳塔等，实现中国天文观测跨越式发展。

08年我国自主研发的LA-MOST建成使用，为我国大视场天文研究奠定基础。另一项先进观测系统FAST也在建设投入使用中。当前已经研究出诸如HXMT、SⅤOM等较为先进的观测器，可观测致密天体，未来对暗物质的探测将借助这些观测器实现。

1.2.2 面向国家战略需求的天文应用观测网络发挥重要作用

天文观测技术发展最终目标是实现国家战略需求及该新技术研究发展。天文观测需要通过卫星定位导航系统作为基础，在相关国家战略需求领域形成稳定高效的系统，我国较为先进的上海65m射电望远镜建设完成后预示我国观测能力得到大幅度提升。

1.2.3 核心天文技术不断突破和发展

建设大型天文观测系统为我国国家战略是满足国家发展战略的重要基础，当前我国天文观测已经掌握一系列核心技术，其中包括毫米波和亚毫米波探测技术、光学镜面拼接技术、天文导航定位技术等。此外我国在光机电领域及红外探测领域等方面具有长期累积经验，具有广泛发展前景。

1.2.4 观测手段需持续发展

我国天文观测设备及相关技术已经取得一定成绩，在国家战略发展需求中发挥重要作用。但我们不可止步不前，需认清我国天文观测技术及相关技术与发达国家间存在的差距。我国仍需加强天文望远镜观测技术的发展研究，不断提升卫星导航技术，尽早实现我国天文望远镜技术达到世界领先水平。

2 我国天文望远镜技术未来发展展望

2.1 启示与发展机遇

21世纪天文观测已经取得全面发展，天文望远镜技术已经取得一定成就。我国作为几个重要的太空探索国之一，想要在天威观测领域有所作为，必须把握时间赋予的基于，发挥我国在天文观测方面得天独厚优势，提高我国天文望远镜技术。其次需抓住大型国际合作项目，诸如TMT、SKA等项目可促使我国天文望远镜技术与国际先进技术结果，为我国取得世界领先天文望远镜技术奠定坚实基础。

2.2 我国天文望远镜和技术发展的几点思考

在我国天文监测技术发展过程中需通过最为前沿的天文科技带动相关技术发展，提高天文技术对国家发展战略的服务能力，在此过程中谋求天文科学可持续发展。在天文监测技术上发挥我国特有优势和特色，在光学、设点等特定波段、大集光本领、大视场等特定能力上取得一定成就，逐渐占据世界领先地位。

我国需加强建设大型望远镜项目，借助我国在太空导航卫星上的优势，带动天文科学建设。在我国发展自身天文技术基础上需加强国际合作，并在合作中坚持互惠互利的原则，促进合作方共同发展。