國內首次！日冕儀觀測到白光日冕像該項科研儀器由山東大學團隊參與研制

作者：新時報記者曹莫通訊員杜猛孫嘉蔚樊簡

50mm白光日冕儀在四川稻城無名山觀測站測試

　　新時報記者從山東大學了解到，近日山東大學“太陽爆發及其對行星空間環境的影響”攀登計劃創新團隊夏利東教授課題組，攜手中國科學院云南天文臺，利用我國自主研制的50mm白光日冕儀，在四川稻城成功觀測到太陽白光日冕圖像。這是我國首次在國內觀測址點獲得K冕白光圖像。

　　日冕是太陽大氣的最外層結構，根據其光學輻射來源，分為K冕、E冕和F冕三類。其中，K冕由自由電子散射光球的光而形成，E冕為日冕氣體離子本身發射譜線的光，F冕則為行星際塵埃粒子散射的太陽光球的光。日冕物質非常稀薄，其K冕白光亮度僅為太陽盤面亮度的百萬分之一左右。由于太陽直射光和地球大氣散射信號的干擾，在地面上觀測太陽K冕非常困難。

　　克服重重困難科技賦能物理觀測

　　早在2018年10月，山東大學、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所和云南天文臺三家單位就曾聯合，利用自主研制的成像光譜日冕儀樣機首次觀測到太陽E冕圖像。

　　本次觀測所使用的日冕儀是山大受中國科學院云南天文臺委托，為其承擔的中國科學院戰略性先導科技專項——“鴻鵠專項”子課題“日冕儀臨近空間搭載實驗”任務專門研制的地面樣機。儀器設計和研制由學校空間科學研究院夏利東教授領導的太陽大氣物理與探測課題組，與中國科學院長春光學精密機械與物理研究所張紅鑫團隊合作完成，并與云南天文臺林雋團隊及劉煜團隊共同完成測試任務。該日冕儀的成功研制，表明了我國已經掌握了地基白光日冕儀的設計和制造技術，同時證明了云南天文臺四川稻城無名山臺址具備開展高水平太陽物理觀測的要求。

　　項目推進過程中，困難與挑戰并行，各團隊一直在積極尋找解決方法。項目正式簽訂合同是在2020年的8月份，而距項目結題僅有八個月的時間。面臨設計、加工及測試的艱巨任務，課題組的幾位老師和學生寒假幾乎沒有休息，才趕在假期結束前完成觀測。

　　另一個問題是關于觀測臺址。一開始的日冕儀觀測臺址選擇了云南麗江高美古，即2018年課題組成功觀測E冕所在的地點。這個地方海拔為3200米，但是在春節前安排的試觀測期間，麗江的天氣在長達半個月的時間內一直較差，大氣的流動在觀測中非常明顯。所以，研究團隊決定將觀測臺址于春節后轉到四川稻城，一方面稻城的海拔更高，達到4800米;另一方面，稻城空氣濕度較低，對觀測效果影響小。但稻城的臺址條件非常艱苦，僅有一個臨時小樓，樓內沒有任何水電網設施，最后是由云南天文臺專門將發電機運至山上。

　　對于此次的成功，山大團隊分享了他們的經驗。“第一點，對于科研儀器的研制，首先需要考慮足夠多的細節。因為一點小失誤可能就會導致最終失敗。之后就是不斷遇到困難，不斷解決困難。另一方面，科研合作非常重要，我們的成功是多方努力的結果，各方優勢互補，團結一致，才能共同把我國日冕儀及檢測技術不斷往前推進。”

　　國內領先自主研發專業儀器

　　為了填補我國太陽物理研究和太陽活動監測亟需的日冕光學觀測技術的空白，夏利東教授課題組與中國科學院長春光學精密機械與物理研究所的同事們開展了十余年的聯合研究，不斷推進著我國日冕儀及其檢測技術的進步。為了解決日冕儀苛刻的雜散光抑制問題，山大團隊在威海校區自行設計建設了國內唯一具有國際先進水平的日冕儀裝調檢測實驗室，并以此為平臺，形成了多種類型的地基和天基日冕儀的研發能力。到目前為止，主持承擔了國家自然科學基金委國家重大科研儀器研制項目“大視場白光擴展日冕儀”和國家重大科技基礎設施“子午工程二期”“光譜成像日冕儀”等重要研制任務，并參與多個衛星計劃的建議和載荷預先研究。

　　“此次的成功可以說我們的團隊在日冕儀研制方面已經處于國內領先的位置，這對于項目組目前正在進行中的項目——國家重大基礎設施建設項目‘子午工程二期’光譜成像日冕儀的建設及后續爭取承擔衛星搭載的日冕儀的研制都具有重要的意義。”我國日冕儀的研究起步較晚，但日冕儀是太陽物理和空間天氣監測的關鍵儀器之一，隨著我國在軌運行的衛星數目越來越多，空間災害性天氣對衛星的損害事件可能會越來越多，空間天氣監測預報的作用會越來越顯現。目前我國太陽物理和空間天氣預報研究主要是使用國外的衛星數據，但這顯然不是長久之計。由此可以看出，我們之所以自主研究日冕儀主要是為了避免將來陷入受制于人的局面。