自主研制日冕仪成功获得K冕白光图像

◎本报记者 王延斌 通讯员 杜 猛 孙嘉蔚 樊 简

3月17日,记者从山东大学相关部门了解到,该校“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登计划创新团队夏利东教授课题组,携手中国科学院云南天文台利用我国自主研制的50mm白光日冕仪在四川稻城成功观测到太阳白光日冕图像。这是我国首次在国内观测址点获得K冕白光图像。

日冕,太阳大气的最外层结构,根据其光学辐射来源,分为K冕、E冕和F冕三类。其中,K冕为自由电子散射光球的光而形成,E冕为日冕气体离子本身发射谱线的光,F冕则为行星际尘埃粒子散射的太阳光球的光。日冕物质非常稀薄,其K冕白光亮度仅为太阳盘面亮度的百万分之一左右。由于太阳直射光和地球大气散射信号的干扰,在地面上观测太阳K冕非常困难。

早在2018年10月,山东大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和云南天文台三家单位就曾联合,利用自主研制的成像光谱日冕仪样机首次观测到太阳E冕图像。

而本次观测所使用的日冕仪是山东大学受中国科学院云南天文台委托,为其承担的中国科学院战略性先导科技专项——“鸿鹄专项”子课题“日冕仪临近空间搭载实验”任务专门研制的地面样机。仪器设计和研制由该校空间科学研究院夏利东教授领导的太阳大气物理与探测课题组,与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所张红鑫团队合作完成,并与云南天文台林隽团队及刘煜团队共同完成测试任务。该日冕仪的成功研制,表明了我国已经掌握了地基白光日冕仪的设计和制造技术,同时证明了云南天文台四川稻城无名山台址具备开展高水平太阳物理观测的要求。

对于此次成功,山东大学团队分享了他们的经验。有关负责人表示:“第一点,对于科研仪器的研制,首先需要考虑足够多的细节。因为一点小失误可能就会导致最终失败。之后就是不断遇到困难,不断解决困难。另一方面,科研合作非常重要,我们的成功是多方努力的结果,各方优势互补,团结一致,才能共同把我国日冕仪及检测技术不断往前推进。”

为了填补我国太阳物理研究和太阳活动监测亟须的日冕光学观测技术的空白,夏利东教授课题组与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的同事们开展了十余年的联合研究,不断推进着我国日冕仪及其检测技术的进步。为了解决日冕仪苛刻的杂散光抑制问题,山东大学团队在威海校区自行设计建设了国内唯一一家具有国际先进水平的日冕仪装调检测实验室,并以此为平台,形成了多种类型的地基和天基日冕仪的研发能力。到目前为止,他们主持承担了国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目“大视场白光扩展日冕仪”和国家重大科技基础设施“子午工程二期”“光谱成像日冕仪”等重要研制任务,并参与多个卫星计划的建议和载荷预先研究。

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