在青海冷湖的賽什騰山上，海拔4000米的高處，一座特殊的望遠(yuǎn)鏡正凝視著太陽(yáng)。與傳統(tǒng)天文望遠(yuǎn)鏡在夜間工作不同，這架名為“用于太陽(yáng)磁場(chǎng)精確測(cè)量的中紅外觀(guān)測(cè)系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱(chēng)AIMS望遠(yuǎn)鏡）的設(shè)備，在白天捕捉太陽(yáng)發(fā)出的中紅外光——一種肉眼無(wú)法看見(jiàn)的光線(xiàn)。

近日，這架全球首臺(tái)中紅外波段太陽(yáng)磁場(chǎng)專(zhuān)用觀(guān)測(cè)設(shè)備通過(guò)國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目的結(jié)題驗(yàn)收。它的出現(xiàn)，標(biāo)志著我國(guó)在太陽(yáng)磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，解決了長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的技術(shù)難題。

太陽(yáng)磁場(chǎng)與人類(lèi)生活密切相關(guān)。強(qiáng)烈的太陽(yáng)磁場(chǎng)活動(dòng)會(huì)引發(fā)太陽(yáng)耀斑，進(jìn)而影響地球的通信導(dǎo)航和電網(wǎng)安全。然而，百余年來(lái)，科學(xué)家只能通過(guò)可見(jiàn)光波段間接推算太陽(yáng)磁場(chǎng)，這種方法存在較大誤差。AIMS望遠(yuǎn)鏡技術(shù)負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員王東光解釋道：“傳統(tǒng)方法需要分幾步推算，過(guò)程復(fù)雜且誤差大；而AIMS在中紅外波段觀(guān)測(cè)，可直接通過(guò)傅立葉光譜儀的太陽(yáng)光譜獲得磁場(chǎng)數(shù)據(jù)?！?/p>

AIMS望遠(yuǎn)鏡利用12.3微米中紅外波段觀(guān)測(cè)，結(jié)合超窄帶傅立葉光譜儀直接測(cè)量塞曼裂距，將磁場(chǎng)測(cè)量精度提升至優(yōu)于10高斯量級(jí)。這一突破解決了太陽(yáng)磁場(chǎng)測(cè)量百年來(lái)的瓶頸問(wèn)題。望遠(yuǎn)鏡的紅外光譜儀、成像終端及真空制冷系統(tǒng)等核心部件均為國(guó)產(chǎn)，彰顯了我國(guó)天文儀器的自主創(chuàng)新能力。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)高級(jí)工程師馮志偉表示：“這不僅是科研項(xiàng)目的成功，更是我國(guó)重大科研儀器研制能力的集中體現(xiàn)?！痹囉^(guān)測(cè)期間，團(tuán)隊(duì)攻克了雜散光干擾、探測(cè)器穩(wěn)定性等技術(shù)難題，為高海拔地區(qū)大型天文設(shè)備的建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

在海拔4000米的高原建設(shè)精密光學(xué)設(shè)備，挑戰(zhàn)遠(yuǎn)超想象。2018年冬天，首批科研人員抵達(dá)賽什騰山時(shí)，這里還是一片荒原。沒(méi)有道路，建塔材料全靠直升機(jī)吊運(yùn)；沒(méi)有住所，科研人員只能棲身于集裝箱或簡(jiǎn)易木屋；飲用水和食物需人力背運(yùn)上山。一位團(tuán)隊(duì)成員回憶：“調(diào)試期間，我們常常連續(xù)四五天無(wú)法下山，在零下20多攝氏度的嚴(yán)寒中堅(jiān)守?！?/p>

2022年6月，望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)運(yùn)抵冷湖后，原本在西安測(cè)試良好的設(shè)備光學(xué)質(zhì)量突然下降。團(tuán)隊(duì)花了兩個(gè)多月排查，最終發(fā)現(xiàn)是低溫導(dǎo)致膠體收縮使鏡面變形。設(shè)備不得不運(yùn)回西安改進(jìn)，往返耗時(shí)大半年。更大的挑戰(zhàn)來(lái)自傅立葉光譜儀的電信號(hào)放大倍率極高，即使采取了電磁屏蔽措施，望遠(yuǎn)鏡仍對(duì)其產(chǎn)生干擾信號(hào)。團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)20余個(gè)日夜，通過(guò)多層濾波、隔離和嚴(yán)格接地，終于在2023年7月15日首次成功接收到太陽(yáng)光譜。

“那一刻，所有的疲憊都化為了喜悅?！瘪T志偉說(shuō)。這一被團(tuán)隊(duì)稱(chēng)為“初光”的時(shí)刻，標(biāo)志著中國(guó)在中紅外太陽(yáng)觀(guān)測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新跨越。

隨著AIMS望遠(yuǎn)鏡正式轉(zhuǎn)入科學(xué)產(chǎn)出階段，其應(yīng)用前景日益廣闊。通過(guò)對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)的精確觀(guān)測(cè)，科學(xué)家可以更深入地研究太陽(yáng)劇烈爆發(fā)中物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)移機(jī)制，以及磁能的積累與釋放過(guò)程。這將大幅提升對(duì)太陽(yáng)劇烈爆發(fā)的預(yù)測(cè)能力，為空間天氣預(yù)報(bào)提供更精準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)。

AIMS課題負(fù)責(zé)人、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄧元勇表示：“就像氣象預(yù)報(bào)一樣，未來(lái)人類(lèi)需要提前數(shù)天預(yù)測(cè)強(qiáng)烈的太陽(yáng)活動(dòng)，為衛(wèi)星運(yùn)行、電網(wǎng)調(diào)度提供預(yù)警。對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)的深入理解是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)的物理基礎(chǔ)。”AIMS望遠(yuǎn)鏡的建成，填補(bǔ)了國(guó)際中紅外太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測(cè)的空白。

科學(xué)史上，每一次觀(guān)測(cè)技術(shù)的突破都帶來(lái)對(duì)宇宙認(rèn)知的更新。AIMS望遠(yuǎn)鏡的建成和使用，正是科學(xué)裝置從探索宇宙奧秘到服務(wù)社會(huì)的一個(gè)縮影。在這架觀(guān)測(cè)太陽(yáng)的望遠(yuǎn)鏡背后，人們看到的不僅是中國(guó)科學(xué)事業(yè)的進(jìn)步，更是一代代科研工作者仰望星空、腳踏實(shí)地的不懈奮斗。