上海天文馆推出全球领先的自适应光学太阳望远镜EAST

我们对太阳的了解究竟有多少？从古代神话中的夸父逐日到羲和驾车，太阳一直是人类赋予无尽想象的对象。然而，随着科技的进步，我们对太阳的认识也在不断深化。除了光与热，太阳也有自己的“脾气”，如太阳风暴等现象。这些现象是太阳大气中剧烈的磁场扰动，与太阳黑子和耀斑的活跃密切相关。

太阳的日冕物质抛射如同“火山爆发”，大量等离子体在短时间内被抛射到太空中，携带着高能电子、质子和重离子。当这些到达地球时，会对地球磁场产生强烈冲击，导致地磁暴。这不仅能点燃绚丽的极光，还可能对卫星系统和电力系统造成严重影响。

探索太阳的挑战与创新

如何对太阳进行更深入的观察？传统的太阳观测极具挑战性，设计太阳望远镜时需严格控制内部温度。科学家们通常使用窄带滤光片将大部分热量转移到冷却系统中，或只观测太阳盘的一小部分。

位于上海天文馆的科教型自适应光学太阳望远镜EAST（Educational Adaptive-optics Solar Telescope）是当前国际上技术最为先进的太阳科普观测望远镜。它由七个主要部分组成，包括引导光学系统、全盘太阳成像系统、自适应光学系统等。

自适应光学系统的突破

由于地理环境因素，上海天文馆面临着强湍流大气的挑战。大气扰动会导致观测质量下降。为此，EAST采用自适应光学系统（AO）实时补偿大气湍流引起的动态波前误差，从而实现最佳成像性能。

AO系统的光学设计包括哈特曼波前传感器和高速实时控制器，通过调节变形镜的表面形状来补偿波前误差。

通过AO校正前后图像的对比，观测质量的提升显而易见。未校正的图像模糊不清，而经过AO校正的图像则清晰锐利。

热控系统与观测精度

太阳望远镜的热控是设计中的一大挑战。EAST采用了主动热控制系统，在主镜焦点处使用液体制冷剂，并利用热场隔板反射96%的太阳辐射。这使得望远镜内外的温差维持在±1°C以内。

为了深入了解太阳活动的机理，EAST还配备了IFU偏振光谱成像系统。这套系统可以记录全Stokes光谱，为科学家提供太阳大气的物质流动和结构演变信息。

公众科普与教育使命

为了完成公众科普的重要使命，上海天文馆设置了太阳直播秀平台。通过EAST，参观者可以直观地观察不同类型的太阳活动，如太阳耀斑和黑子。

上海天文馆的EAST不仅帮助我们深入探索太阳的奥秘，还在科学教育和公众参与中发挥重要作用。无论晴天或阴天，EAST都为公众开启了了解太阳的窗口。

参考文献：Du, Zhimao, et al. “The Educational Adaptive-optics Solar Telescope at the Shanghai Astronomy Museum.” Astronomical Techniques and Instruments 1.3 (2024): 171-178.