觀測太陽，多了一雙“慧眼”

◎本報記者 金 鳳

太陽，這顆距離地球最近的恆星，源源不斷地為地球提供光和熱。然而，這顆演化了46億年的星球，還存有諸多未解之謎，靜待人類探索。

如今，人類對太陽的觀測仰望，又多了一雙“慧眼”。6月24日，國家重大科研儀器研製項目“2.5米大視場高分辨率太陽望遠鏡”（WeHoST）在四川稻城啓動建設配套項目，預計2027年望遠鏡完成裝調並投入試運行。建成後，該望遠鏡將成為目前全世界最大的軸對稱太陽望遠鏡。

“目前太陽研究的焦點問題之一是太陽爆發的物理機制。譬如太陽為何會爆發、太陽爆發是如何釋放能量的、太陽爆發對地球會產生什麼影響等。”WeHoST項目負責人、南京大學天文與空間科學學院教授丁明德介紹，WeHoST的科學目標就是觀測研究太陽活動區的起源和演化，以及太陽爆發現象，特別是太陽耀斑和日冕物質拋射的特徵和機制。

工欲善其事，必先利其器。“目前已有的大型太陽望遠鏡鏡視場小，雖然能夠清晰觀察到太陽表面小尺度的精細結構，但對於研究太陽活動區和太陽爆發活動還遠遠不夠。而WeHoST最大的特點就是既有大視場又有高分辨率，可以看到太陽爆發全貌。”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的觀測視場擴大到7角分，可以看到太陽表面直徑30萬公里範圍內的太陽活動，比現有的太陽望遠鏡擴大了3倍到4倍，能夠覆蓋整個太陽活動區。

視場擴大的同時，WeHoST的分辨率也達到0.1角秒至0.3角秒。“這相當於可以看得清太陽表面70公里至200公里範圍的局部精細結構，比目前國內國際一般中小型太陽望遠鏡的分辨率提高了3倍至5倍。”丁明德介紹，這將為觀測太陽爆發的動力學過程提供更好的觀測數據。

而作為未來全世界最大的軸對稱太陽望遠鏡，WeHoST可同時對太陽光球層和色球層的磁場進行更精準的觀測。“太陽的絕大部分物質是高温等離子體，太陽的物態、運動和演變都與磁場密切相關。太陽磁場是研究太陽活動最重要的物理量之一。”丁明德説。

茫茫太空中，兩顆來自中國的太陽觀測衞星交相輝映：一顆是2021年發射的太陽探測科學技術試驗衞星“羲和號”，一顆是2022年發射的先進天基太陽天文台“夸父一號”。

既然已經有衞星可以近距離觀測太陽，為何還要建地面望遠鏡？丁明德表示：“相較於空間科學衞星，地面望遠鏡可以做得更大，使用壽命更長，而且觀測的波段不同，WeHoST可以最多以6個波段同時觀測太陽光球層和色球層的磁場、光譜和太陽單色像。”

方成表示，WeHoST建成後，還可以不斷迭代和升級，比如根據科研需求，增加新的終端設備，並與太陽觀測衞星配合，支撐建立我國天地一體化太陽立體觀測網。

“目前團隊正在攻關、逐步驗證多項關鍵技術，其中最大的技術難題就是控制太陽照射帶來的熱量。”南京大學天文與空間科學學院高級工程師李臻介紹，太陽照射到WeHoST鏡面的熱量可達約5000瓦，幾秒鐘就可以將1升水從常温加熱至沸騰。雖然鏡面本身可以反射90%以上的熱量，但仍將吸收約500瓦的熱量。

而反射的約4500瓦熱量，也將集中到主鏡的主焦點處。為解決望遠鏡的散熱問題，中國科學院南京天文光學技術研究所團隊，採用鏡面背部製冷技術，在背部均勻佈置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。團隊還採用自主研發的專利技術，吸收主焦點附近的多餘能量，通過控制製冷液的温度和流速實現降温，確保望遠鏡長期穩定運行。

為獲得高分辨率的太陽觀測圖像，技術團隊又採用地表層自適應光學技術，以克服地球大氣擾動對圖像質量的干擾，進一步提高觀測分辨率。

“目前，望遠鏡主體還在研製中，團隊還在攻關雙波段多狹縫磁場測量、多波段成像等技術，預計2026年底完成配套項目基建及望遠鏡總裝，並進行整體性能調試。”李臻説。