24日，由教育部推薦、國家自然科學基金委員會批準立項的國家重大科研儀器研制項目“2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡”（WeHoST）正式落戶稻城，預計2026年底完成配套設施建設，開展望遠鏡總裝調試。從“中國天眼”FAST到新一代太陽望遠鏡WeHoST，中國探索宇宙不停步。
高海拔大口徑：能夠覆蓋整個太陽活動區(qū)
據(jù)了解，WeHoST由南京大學聯(lián)合中國科學院南京天文光學技術研究所、中國科學院云南天文臺等單位共同研制，是全球最大的軸對稱太陽望遠鏡。
目前，望遠鏡本體即將建造完畢，觀測臺址選在海拔4700米的四川稻城無名山上，當?shù)負碛袃?yōu)良的大氣寧靜度和太陽觀測條件。
項目總負責人、南京大學天文與空間科學學院教授丁明德介紹，WeHoST主鏡口徑達2.5米，兼具高分辨率和大視場的優(yōu)勢，看得清的同時更能看得廣，分辨率較國內外現(xiàn)有的大口徑太陽望遠鏡有所提升的同時，觀測視場也擴大了三到四倍，能夠覆蓋整個太陽活動區(qū)。
丁明德打了個比方，顯微鏡雖然能夠看到細菌，但鏡中視野并不大。“觀察太陽也是如此，目前已有的太陽望遠鏡，雖然能夠清晰觀察到太陽表面小尺度的精細結構，但對研究太陽活動區(qū)和太陽爆發(fā)活動而言還遠遠不夠。我們必須從更宏觀的視角觀察，才能更全面掌握每一次爆發(fā)活動的細節(jié)。”
▲這是稻城太陽觀測臺站預期模擬圖。（南京大學供圖）
攜手“羲和號”：“天地協(xié)同”提升空間天氣監(jiān)測預報能力
我國已經發(fā)射首顆太陽探測科學技術試驗衛(wèi)星，為何還要建設地面觀測臺站？
中國科學院院士、南京大學天文與空間科學學院教授方成表示，WeHoST可以觀察太陽大氣不同高度發(fā)生的變化，建成后有望在世界上首次完整觀測太陽活動區(qū)產生和發(fā)展的全過程，將與“羲和號”等太陽觀測體系實現(xiàn)天地協(xié)同，進一步增強空間天氣監(jiān)測預報能力。
作為太陽表面主要的爆發(fā)現(xiàn)象，太陽耀斑、日冕物質拋射和暗條爆發(fā)等，每次釋放的能量相當于上百億枚原子彈爆炸，對日地空間環(huán)境以及通訊、導航等科技活動產生影響，輕則干擾短波通訊，嚴重情況下還會減少衛(wèi)星壽命，甚至破壞電網和石油管道。當前，天文學界對于這些爆發(fā)現(xiàn)象為何出現(xiàn)、爆發(fā)前有何征兆仍不了解。
“通過發(fā)揮WeHoST大視場、高分辨率的觀測能力，結合數(shù)據(jù)驅動模擬，科學家能夠詳細研究太陽爆發(fā)現(xiàn)象，剖析其背后的物理規(guī)律，為災害性空間天氣預報提供堅實的理論和觀測基礎?！狈匠烧f。
▲這是稻城太陽觀測臺站工程結構模擬圖。（南京大學供圖）
“防暑降溫”專利：確保設施長期穩(wěn)定運行
“研制大型光學太陽望遠鏡，最大的技術難題就是控制太陽照射帶來的熱量?！蹦暇┐髮W天文與空間科學學院高級工程師李臻介紹，被太陽照射時，2.5米主鏡接收到的熱量可達5000瓦，幾秒鐘就可以將1升水從常溫加熱至沸騰。
擁有這么大的口徑，WeHoST為何能長時間“盯”著太陽看呢？
專家說，望遠鏡鏡面本身可以反射90%以上的熱量，相當于主鏡真正吸收的熱量在500瓦左右，被反射的4500瓦熱量集中到主鏡的焦點處，后者是一個直徑僅3.5厘米的圓面，還沒有一枚乒乓球大。
然而，根據(jù)熱脹冷縮原理，受熱部位會發(fā)生變形，望遠鏡內部也可能產生類似現(xiàn)象，被加熱的空氣形成湍流，這些因素都會干擾觀測精度。按照設計要求，鏡筒與環(huán)境的溫差須控制在5攝氏度以內，主鏡、主焦點與環(huán)境的溫差須控制在2攝氏度以內。
為了解決散熱問題，研制單位采用已有的預研成果，在主鏡背部均勻布置200多根氣管，組成陣列，以噴射冷風的方式帶走鏡面吸收的太陽能。主焦點則采用中國科學院南京天文光學技術研究所的專利技術，吸收多余能量后，通過控制制冷液的溫度和流速實現(xiàn)降溫，確保設施長期穩(wěn)定運行。
▲這是建造中的“2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡”本體。（南京大學供圖）
日夜光路切換：太陽望遠鏡也“上夜班”
太陽望遠鏡，顧名思義，觀察太陽是主業(yè)，那它在夜晚就休息了嗎？
其實不然。李臻告訴記者，WeHoST可以通過平面反光鏡轉折光路，不到10分鐘就能完成日夜光路切換。這點也決定了它與常見的大口徑天文望遠鏡不同，這種快速響應能力有望為我國“時域天文學”帶來新發(fā)現(xiàn)。
“時域天文學”是國際天文學的新興領域，它的研究對象包括超新星、引力波、超大質量黑洞吞噬恒星等快速變化的天體現(xiàn)象。
“國際上新一代望遠鏡都在加快布局時域天文研究，開發(fā)新技術平臺，拓展人類認知邊界?！倍∶鞯卤硎荆琖eHoST建成后，將充分發(fā)揮我國地理位置的優(yōu)勢，完善全球時域天文聯(lián)網觀測，揭秘更多未知帶來新驚喜。
策劃：陳芳
統(tǒng)籌：吳晶、孫聞
記者：胡喆、陳席元、薛晨
編輯：李歡
新華社國內部出品
