在青海冷湖的賽什騰山上,海拔4000米的高原矗立著一座與眾不同的天文觀測設備——全球首臺專門用于太陽磁場測量的中紅外觀測系統(AIMS望遠鏡)。與傳統天文望遠鏡不同,它不依賴夜晚的星光,而是直接在白天對準太陽,捕捉人眼不可見的中紅外光,為人類探索太陽磁場開辟了新的路徑。
太陽磁場與地球生活緊密相連。強烈的太陽活動會引發耀斑,干擾地球的通信、導航系統,甚至威脅電網安全。然而,百余年來,科學家只能通過可見光波段間接推算太陽磁場,這一過程不僅復雜,而且誤差較大。AIMS望遠鏡的技術負責人王東光研究員形象地比喻:“過去測量太陽磁場就像走彎路,現在AIMS直接‘抄近路’,通過中紅外波段觀測,利用傅立葉光譜儀直接獲取太陽光譜,從而精確測量磁場。”
AIMS望遠鏡的創新之處在于,它通過12.3微米的中紅外波段觀測,結合超窄帶傅立葉光譜儀,直接測量塞曼裂距,將磁場測量精度提升至優于10高斯量級。這一突破解決了太陽磁場測量領域長期存在的技術瓶頸。更令人自豪的是,望遠鏡的紅外光譜儀、成像終端及真空制冷系統等核心部件均實現國產化,彰顯了我國在天文儀器自主研發方面的實力。
在高原上建設如此精密的光學設備,挑戰遠超想象。2018年冬,首批科研人員踏入賽什騰山時,這里還是一片荒蕪。沒有道路,建塔材料只能靠直升機吊運;沒有住所,科研人員擠在集裝箱或簡易木屋中;飲用水和食物全靠人力背運。一位團隊成員回憶:“調試期間,我們常常連續幾天無法下山,在零下20多攝氏度的嚴寒中堅守。”
2022年6月,望遠鏡光學系統運抵冷湖后,新的問題出現了。原本在西安測試良好的設備,在高原低溫環境下光學質量突然下降。團隊花了兩個多月排查,最終發現是低溫導致膠體收縮,鏡面發生變形。設備不得不運回西安改進,這一往返耗時大半年。更大的挑戰來自傅立葉光譜儀的電信號放大倍率極高,即使采取了電磁屏蔽措施,望遠鏡仍對其產生干擾。團隊歷經20多個日夜,通過多層濾波、隔離和嚴格接地,終于在2023年7月15日首次成功接收到太陽光譜,這一時刻被團隊稱為“初光”,標志著中國在中紅外太陽觀測領域邁出了關鍵一步。
隨著AIMS望遠鏡正式進入科學產出階段,其應用前景愈發廣闊。通過對太陽磁場的精確觀測,科學家能夠更深入地理解太陽劇烈爆發中物質與能量的轉移機制,以及磁能的積累與釋放過程。這將顯著提升對太陽活動的預測能力,為空間天氣預報提供更精準的科學依據。AIMS課題負責人鄧元勇研究員表示:“未來,人類需要像預測天氣一樣,提前數天預測強烈的太陽活動,為衛星運行、電網調度提供預警。對太陽磁場的深入理解是實現這一目標的基礎。”
科學的發展往往源于觀測技術的突破。AIMS望遠鏡的建成和使用,不僅推動了人類對太陽的認知,也展現了科學裝置從探索宇宙奧秘到服務社會的轉變。在這座觀測太陽的望遠鏡背后,凝聚著一代代科研工作者的智慧與汗水,他們仰望星空、腳踏實地,為中國科學事業的進步書寫了新的篇章。











