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當天文遇到南極

2018-11-23 09:55來源﹕光明網

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  冰穹A是南極冰蓋的最高點﹐海拔4100米(南緯80°25′01〃,東經77°06′58〃)﹐下面冰層厚度就有3000多米﹐冬季氣溫經常低於零下70度。2005年1月﹐中國第22次南極考察隊率先登頂了冰穹A﹐並在2008─2009年度建立了中國第三個南極科考站﹐也是中國第一個南極內陸科考站──昆侖站。同時給中國天文帶來了新的契機。

當天文遇到南極

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冰穹A(Dome A)的位置和從中山站到冰穹A的路線

  冰穹A的地理大氣條件給了天文研究獨一無二的優勢﹕極夜可以連續24小時不間斷觀測﹔清潔而穩定的大氣﹐可以提高觀測天體的清晰度﹔寒冷和乾燥又極為有利於紅外和亞毫米波段的觀測。研究表明﹐這裡可能是地面最佳的光學紅外天文臺址﹐但最終的確認﹐還需要科學數據的支撐。這也是本次天文科考的一個重要目的。

  冰穹A的天文工作始于第24次南極科考(2007-2008年)。在可見光波段﹐中國的天文學家陸續安裝了第一代的中國小望遠鏡陣CSTAR和第二代的南極巡天望遠鏡AST3﹐科學碩果纍纍﹐其中AST3還探測到了去年引力波事件的光學對應體。

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安裝時的CSTAR望遠鏡

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昆侖站天文場地的兩臺AST3望遠鏡及其他設備﹐遠處的高塔是KLAWS

  CSTAR和AST3 都是無人值守﹑自動運行的望遠鏡。因為﹐昆侖站目前還祗是度夏站﹐在科考隊員離開後﹐就只剩下科學儀器孤獨而忙碌地越冬工作﹐期盼來年科考隊伍的呵護。今年的科考工作就包括對AST3進行維護。

  今年最重要的工作是安裝和維護臺址監測設備﹐包括昆侖雲量極光監測儀KLCAM﹑昆侖分層大氣監測塔KLAWS﹑以及最重要的視寧度測量設備KL-DIMM。視寧度是評估一個光學臺址的重要參數。視寧度小﹐說明大氣抖動小﹐更利於天文觀測。

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昆侖雲量極光監測儀KLCAM

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KLCAM拍攝的全天圖像

  KL-DIMM是小型的望遠鏡﹐通過增加附屬光學部件來觀測星象的抖動﹐從而定量地測量視寧度﹐進行臺址評估。在冰穹A運行望遠鏡﹐必須要克服極端環境和無人值守的困難。在CSTAR和AST3的經驗基礎上﹐我們對KL-DIMM進行了特殊的設計﹐並通過了零下70度的低溫測試。

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KL-DIMM在新疆慕士塔格觀測點測試

  為避開地表的大氣湍流﹐我們需要首先安裝一臺定製的8米高的塔架﹐然後將KL-DIMM安裝在塔上面﹐才能獲得更準確的數據。由於KL-DIMM視場很小﹐祗有10角分﹐跟蹤觀星時﹐要求塔架非常穩定﹐即使遇見8米/秒的風﹐塔架晃動也不能超過1角分。

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由國家天文臺和天津師範大學合作為KL-DIMM定製的8米高塔架﹐由天津大學前沿技術研究院設計建造

  今年昆侖站科考有四名天文隊員﹐來自于國家天文臺商朝暉和胡柯良﹐中國極地研究中心姜鵬和南京天文光學技術研究所徐進。但是對大型設備的安裝維護﹐我們需要依賴科考隊全力的支持。歷年的南極天文科考也都得到了極地考察辦公室和中國極地研究中心的大力支持。

  商朝暉﹐作者系國家天文臺南極研究團組首席科學家﹑博士生導師。

[責編﹕蔡琳]

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