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望远镜“落户”南极需要耗时半年

导读: 这台口径为35公分的小望远镜前端安了个“帽子”,“帽子”上有两个进光孔,并在其中一个进光孔上放置光楔。

  夏季-40℃左右的气温、降水量不足250毫米……位于地球最南端的南极,因为气候环境“糟糕”,并不适合人类长期居住。但就是这块“第七大陆”,却是天文专家眼中的“乌托邦”。中科院南京天文光学技术研究所自主研制的“南极视宁度监测仪DIMM”前不久已经在南极泰山站和中山站正式开始观测。“这台监测仪将为今后大型天文仪器‘入住’南极‘打前站’。”该所杜福嘉副研究员表示。

  望远镜“落户”南极,找寻理想观测地

  从照片上看,虽然名字叫“监测仪”,但其实更适合叫望远镜。“说的没错,它就是一台望远镜,只不过我们对它进行了特殊改造以满足我们的需要。”杜福嘉说。

  据了解,研究人员在这台口径为35公分的小望远镜前端安了个“帽子”,“帽子”上有两个进光孔,并在其中一个进光孔上放置光楔。这样的“变装”,是为了在图像传感器获得同一颗星的两个像斑。“我们就是通过测量一段时间内两个像斑的距离变化来测量视宁度。距离变化越小,就说明大气视宁度越理想。”杜福嘉解释说。

  天文专家“挖空心思”测量的大气视宁度到底是什么?“视宁度是评价天文台址观测条件的最重要指标之一,它直接影响到望远镜的极限星等,信噪比和分辨率。”杜福嘉告诉记者,由于大气湍流的存在,造成大气折射率随机起伏,导致平面波经过湍流大气后,振幅和相位都会产生随机涨落导致天文图像的抖动,模糊和闪烁。“大气视宁度是天文台站选址的基本条件,就好像盖房子前选好合适的地方打地基。现在我国内陆地区已经很难找到良好的视宁度地区。”据介绍,西藏阿里天文台被誉为“亚洲最佳的世界级天文台”,其优秀的大气视宁度是关键。

  从设计到运往南极,最快也要半年

  此前,我国天文专家曾经在海拔达到4087米的南极昆仑站进行过大气视宁度监测,在南极夏季的时候,那里的大气视宁度达到了0.8角秒(数值越小越好,西藏阿里天文台的视宁度就至少达到0.8角秒)。“而在冬天,视宁度比夏季还要理想。” 杜福嘉说。现在监测仪所在的泰山站和中山站,虽然可能视宁度不如昆仑站,但还是要看看是否满足安放大型天文望远镜的需要。

  想要在南极做视宁度监测,难度比在我们这里可要大多了。“首先,制造上就有很多难题。”杜福嘉说,南极地区温度很低,以前也有过仪器被冻坏的情况。为此,研究人员做了很多实验。“所里有一个模拟南极气候环境的低温低压箱,箱内的温度能够达到-80℃。在望远镜起运南极之前要做模拟南极低温的试验,以提高望远镜的可靠性”。而这个望远镜从设计到运往南极,最快也要半年时间。

  在南极“白天找星”,基本要靠“扫”

  望远镜设计过关,抵达南极后,如何精确安装也是天文学家头疼的问题。望远镜对安装精度要求很高,可以算是“失之毫厘,谬以千里”。“在我们这里,夜间可以选择多颗恒星对望远镜进行精细装调。但是在南极,安装调试是在白天,肉眼压根看不到星,靠的更多的是经验和知识。”杜福嘉笑着说。

  好不容易安装完成后,天文学家还得纠结另一个问题,那就是“白天找星”。“泰山站在考察期间是极昼,只能在白天观测,而白天观测是很困难的。”杜福嘉说,要在白天去找星星得靠“扫”。每个恒星在天球上都有自己的坐标,根据初始装调可以找到恒星的大概位置,就算有偏差,也不会离得太远。“这个时候,我们再对此位置周边进行扫描,就能找到目标星体了。”

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