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当天文遇到南极

2018-11-23 09:55来源:光明网

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  冰穹A是南极冰盖的最高点,海拔4100米(南纬80°25′01″,东经77°06′58″),下面冰层厚度就有3000多米,冬季气温经常低于零下70度。2005年1月,中国第22次南极考察队率先登顶了冰穹A,并在2008—2009年度建立了中国第三个南极科考站,也是中国第一个南极内陆科考站——昆仑站。同时给中国天文带来了新的契机。

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冰穹A(Dome A)的位置和从中山站到冰穹A的路线

  冰穹A的地理大气条件给了天文研究独一无二的优势:极夜可以连续24小时不间断观测;清洁而稳定的大气,可以提高观测天体的清晰度;寒冷和干燥又极为有利于红外和亚毫米波段的观测。研究表明,这里可能是地面最佳的光学红外天文台址,但最终的确认,还需要科学数据的支撑。这也是本次天文科考的一个重要目的。

  冰穹A的天文工作始于第24次南极科考(2007-2008年)。在可见光波段,中国的天文学家陆续安装了第一代的中国小望远镜阵CSTAR和第二代的南极巡天望远镜AST3,科学硕果累累,其中AST3还探测到了去年引力波事件的光学对应体。

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安装时的CSTAR望远镜

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昆仑站天文场地的两台AST3望远镜及其他设备,远处的高塔是KLAWS

  CSTAR和AST3 都是无人值守、自动运行的望远镜。因为,昆仑站目前还只是度夏站,在科考队员离开后,就只剩下科学仪器孤独而忙碌地越冬工作,期盼来年科考队伍的呵护。今年的科考工作就包括对AST3进行维护。

  今年最重要的工作是安装和维护台址监测设备,包括昆仑云量极光监测仪KLCAM、昆仑分层大气监测塔KLAWS、以及最重要的视宁度测量设备KL-DIMM。视宁度是评估一个光学台址的重要参数。视宁度小,说明大气抖动小,更利于天文观测。

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昆仑云量极光监测仪KLCAM

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KLCAM拍摄的全天图像

  KL-DIMM是小型的望远镜,通过增加附属光学部件来观测星象的抖动,从而定量地测量视宁度,进行台址评估。在冰穹A运行望远镜,必须要克服极端环境和无人值守的困难。在CSTAR和AST3的经验基础上,我们对KL-DIMM进行了特殊的设计,并通过了零下70度的低温测试。

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KL-DIMM在新疆慕士塔格观测点测试

  为避开地表的大气湍流,我们需要首先安装一台定制的8米高的塔架,然后将KL-DIMM安装在塔上面,才能获得更准确的数据。由于KL-DIMM视场很小,只有10角分,跟踪观星时,要求塔架非常稳定,即使遇见8米/秒的风,塔架晃动也不能超过1角分。

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由国家天文台和天津师范大学合作为KL-DIMM定制的8米高塔架,由天津大学前沿技术研究院设计建造

  今年昆仑站科考有四名天文队员,来自于国家天文台商朝晖和胡柯良,中国极地研究中心姜鹏和南京天文光学技术研究所徐进。但是对大型设备的安装维护,我们需要依赖科考队全力的支持。历年的南极天文科考也都得到了极地考察办公室和中国极地研究中心的大力支持。

  商朝晖,作者系国家天文台南极研究团组首席科学家、博士生导师。

[责编:蔡琳]

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