全球首台中紅外波段太陽磁場望遠鏡啓用

科技日報記者 陸成寬

觀測太陽磁場有了“火眼金睛”。近日，國家重大科研儀器研製項目“用於太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統”（以下簡稱“AIMS望遠鏡”）通過結題驗收，並正式啓用。作為全球首台中紅外波段太陽磁場專用觀測設備，未來它將揭開太陽在中紅外波段的神秘面紗。

10月17日，中國科學院國家天文台舉辦AIMS望遠鏡研製總結暨未來科學規劃研討會。會上，AIMS項目負責人、中國科學院國家天文台研究員鄧元勇表示，該望遠鏡的建成不僅填補了國際中紅外太陽磁場觀測的空白，也為後續高海拔地區建設大型天文設備提供了重要參考。

實現多項關鍵技術突破

太陽磁場堪稱驅動太陽耀斑、日冕物質拋射等劇烈爆發的“能量總開關”。精確測量太陽磁場，不僅是理解太陽乃至恆星物理過程的核心，更是預警“空間天氣”、保障技術系統安全的關鍵。

“然而，儘管強烈的太陽磁場活動會直接影響地球的通信導航和電網安全，但目前的測量，主要是在可見光波段，測量精度有限。”鄧元勇説，“這極大地制約了我們認知和預報太陽活動能力的提升。”

為實現對太陽磁場的精確測量，鄧元勇團隊懷着“做國際上獨一無二的設備”的初心，於2015年啓動了AIMS望遠鏡的研製工作。他們“十年磨一劍”，歷經冷湖選址、核心技術攻關、高原施工等重重困難，終於在2025年建成了AIMS望遠鏡。

作為我國首個工作在中紅外波段的天文望遠鏡，AIMS望遠鏡實現多項關鍵技術突破，將太陽磁場的測量由間接推算轉變為直接測量，成功將太陽磁場的測量精度提高了一個量級。

比如，在太陽磁場直接測量方法方面，科研團隊通過12.3微米中紅外波段觀測，利用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於10高斯量級，解決了太陽磁場測量百年曆史中的一個瓶頸問題；在核心部件國產化方面，AIMS望遠鏡採用離軸光學系統設計，紅外光譜和成像終端及真空製冷系統等全部部件均為國產，體現了中國天文儀器的自主創新能力。

此外，AIMS望遠鏡還首次實現中紅外波段太陽光譜和成像的常規觀測。鄧元勇介紹，調試及試觀測期間AIMS望遠鏡已成功獲取多箇中紅外波段的太陽耀斑數據，為揭示太陽劇烈爆發中物質與能量轉移機制、研究磁能積累與釋放提供了新數據支持。

落户冷湖的艱辛超乎想象

AIMS望遠鏡建設於海拔4000米的青海冷湖賽什騰山D觀測平台。這裏空氣稀薄，環境嚴酷，卻擁有中紅外波段觀測太陽的絕佳條件。將精密的光學設備落户於這片土地，考驗的不僅是科學智慧，更是堅韌不拔的工程毅力。

2020年圓頂基建開工、2022年底望遠鏡主體基本建成，2023年9月進入試觀測階段……一個個里程碑的背後，是團隊在“生命禁區”中與高寒、缺氧等極端環境的持續搏鬥：由於道路不通，建觀測塔的材料全靠直升機吊運；沒有住所，施工人員只能棲身於集裝箱，靠煤爐生火取暖，每天的水和食物需要從住處帶上山。

“更大的挑戰出現在2022年。這一年，望遠鏡的光學系統因高原低温出現像質下降，我們不得不返回所內解決，從查找原因到徹底解決歷時近半年。”AIMS技術負責人、中國科學院國家天文台研究員王東光回憶，“與望遠鏡對接後，傅立葉光譜儀因電磁干擾無法獲取光譜信號，歷經20多個日夜的摸索，通過多層濾波、隔離與嚴格接地等手段，終於在2023年7月15日成功接收到清晰的太陽光譜。”

“看到‘初光’那一刻，我知道，這個望遠鏡成功了。直到這一天，壓在心裏幾年的壓力終於釋放了。”王東光説。這道“光”不僅照亮了荒涼的高原，更標誌着中國在中紅外太陽觀測領域實現了新的跨越，為人類理解恆星物理打開了新的窗口。

如今，AIMS望遠鏡已正式轉入科學產出階段，其觀測數據有望為中國的太陽物理前沿研究、太陽活動與空間天氣預報提供重要支撐。“未來，我們將針對AIMS儀器、數據特色，提出中紅外波段觀測與多波段聯測的協同方案，進一步探索太陽磁場的未解之謎。”鄧元勇説。

（國家天文台供圖）