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中科院國家天文臺首次測得南極冰穹A夜間大氣視寧度

中國新聞網 2019年04月17日 13:40

中科院國家天文臺首次測得南極冰穹A夜間大氣視寧度

KL-DIMM望遠鏡在2019年4月12日的視寧度測量結果。中科院國家天文臺/供圖

  中新網北京4月17日電 (記者 孫自法)記者17日從中國科學院國家天文臺獲悉,隨著南極極夜逐漸降臨,其位于南極冰穹A昆侖站的視寧度測量望遠鏡(KL-DIMM)近日已首次直接測量到冰穹A的夜間大氣視寧度,并證實在地表8米的高度之上即有機會獲得極佳的大氣視寧度(小于0.3角秒)。

  據介紹,視寧度表征大氣湍流造成望遠鏡成像抖動的模糊程度,是光學紅外天文觀測臺址最重要的參數之一。視寧度數值越小,說明大氣湍流越弱,成像的角分辨率越高,望遠鏡對暗弱天體的探測能力就越強。因此,地面大型望遠鏡的建設需要選擇優良的臺址,目前世界上最好的臺址集中在夏威夷和智利,其平均大氣視寧度在0.6角秒左右。

南極冰穹A(昆侖站)現場的KL-DIMM望遠鏡。中科院國家天文臺/供圖

南極冰穹A(昆侖站)現場的KL-DIMM望遠鏡。中科院國家天文臺/供圖

  大氣湍流主要集中在近地面的邊界層,之上的自由大氣湍流就非常小。常規臺址邊界層厚度約數百米,而南極內陸冰蓋由于其特殊的地理位置,大氣邊界層非常薄,將望遠鏡架設在邊界層之上成為可能。中國在冰穹A已開展的臺址測量表明,其邊界層全年中值只有約14米,是南極冰穹C的一半,但過去在冰穹A尚無對夜間視寧度的直接測量。

  為此,中科院國家天文臺南極天文研究團組開展冰穹A光學天文的臺址測量工作,并研制成功KL-DIMM,在中國國內經過大量低溫和野外測試后,兩臺KL-DIMM由中國第35次南極科考內陸隊于2019年1月安裝在海拔近4000米的昆侖站,架設于定制的8米高塔架上。自安裝調試結束后,KL-DIMM即開始自動觀測,此前已獲取大量白天視寧度測量數據,結果表明即使在白天,也有很多時間可以獲得優異的自由大氣視寧度。

  最新首次測得的夜間視寧度結果則進一步證實,南極冰穹A可能是地面上最好的光學天文臺址,目前,這兩臺KL-DIMM仍在持續自動觀測,長期的監測數據將可以為最終確認冰穹A的天文觀測資源和中國南極天文臺大型望遠鏡的建設提供科學依據。

  中科院國家天文臺指出,KL-DIMM研制還取得多項關鍵技術突破:一是在南極極端環境下的望遠鏡運轉,包括冰穹A冬季最低可達-80℃,且無人值守,電力和網絡帶寬都極為有限;二是無人值守智能觀測系統,實現從觀測規劃、望遠鏡指向、圖像獲取和保存、數據處理、結果回傳的全自動觀測;三是儀器狀態監視和故障短信報警系統。其中,智能觀測系統通過閉環跟蹤、指向模型、利用尋星鏡導星等一系列手段,實現對目標的精確指向和跟蹤,并保證連續24小時不間斷觀測。(完)

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