全球首台中红外波段太阳磁场望远镜启用

科技日报记者 陆成宽

观测太阳磁场有了“火眼金睛”。近日，国家重大科研仪器研制项目“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（以下简称“AIMS望远镜”）通过结题验收，并正式启用。作为全球首台中红外波段太阳磁场专用观测设备，未来它将揭开太阳在中红外波段的神秘面纱。

10月17日，中国科学院国家天文台举办AIMS望远镜研制总结暨未来科学规划研讨会。会上，AIMS项目负责人、中国科学院国家天文台研究员邓元勇表示，该望远镜的建成不仅填补了国际中红外太阳磁场观测的空白，也为后续高海拔地区建设大型天文设备提供了重要参考。

实现多项关键技术突破

太阳磁场堪称驱动太阳耀斑、日冕物质抛射等剧烈爆发的“能量总开关”。精确测量太阳磁场，不仅是理解太阳乃至恒星物理过程的核心，更是预警“空间天气”、保障技术系统安全的关键。

“然而，尽管强烈的太阳磁场活动会直接影响地球的通信导航和电网安全，但目前的测量，主要是在可见光波段，测量精度有限。”邓元勇说，“这极大地制约了我们认知和预报太阳活动能力的提升。”

为实现对太阳磁场的精确测量，邓元勇团队怀着“做国际上独一无二的设备”的初心，于2015年启动了AIMS望远镜的研制工作。他们“十年磨一剑”，历经冷湖选址、核心技术攻关、高原施工等重重困难，终于在2025年建成了AIMS望远镜。

作为我国首个工作在中红外波段的天文望远镜，AIMS望远镜实现多项关键技术突破，将太阳磁场的测量由间接推算转变为直接测量，成功将太阳磁场的测量精度提高了一个量级。

比如，在太阳磁场直接测量方法方面，科研团队通过12.3微米中红外波段观测，利用超窄带傅立叶光谱仪直接测量塞曼裂距，将磁场测量精度提升至优于10高斯量级，解决了太阳磁场测量百年历史中的一个瓶颈问题；在核心部件国产化方面，AIMS望远镜采用离轴光学系统设计，红外光谱和成像终端及真空制冷系统等全部部件均为国产，体现了中国天文仪器的自主创新能力。

此外，AIMS望远镜还首次实现中红外波段太阳光谱和成像的常规观测。邓元勇介绍，调试及试观测期间AIMS望远镜已成功获取多个中红外波段的太阳耀斑数据，为揭示太阳剧烈爆发中物质与能量转移机制、研究磁能积累与释放提供了新数据支持。

落户冷湖的艰辛超乎想象

AIMS望远镜建设于海拔4000米的青海冷湖赛什腾山D观测平台。这里空气稀薄，环境严酷，却拥有中红外波段观测太阳的绝佳条件。将精密的光学设备落户于这片土地，考验的不仅是科学智慧，更是坚韧不拔的工程毅力。

2020年圆顶基建开工、2022年底望远镜主体基本建成，2023年9月进入试观测阶段……一个个里程碑的背后，是团队在“生命禁区”中与高寒、缺氧等极端环境的持续搏斗：由于道路不通，建观测塔的材料全靠直升机吊运；没有住所，施工人员只能栖身于集装箱，靠煤炉生火取暖，每天的水和食物需要从住处带上山。

“更大的挑战出现在2022年。这一年，望远镜的光学系统因高原低温出现像质下降，我们不得不返回所内解决，从查找原因到彻底解决历时近半年。”AIMS技术负责人、中国科学院国家天文台研究员王东光回忆，“与望远镜对接后，傅立叶光谱仪因电磁干扰无法获取光谱信号，历经20多个日夜的摸索，通过多层滤波、隔离与严格接地等手段，终于在2023年7月15日成功接收到清晰的太阳光谱。”

“看到‘初光’那一刻，我知道，这个望远镜成功了。直到这一天，压在心里几年的压力终于释放了。”王东光说。这道“光”不仅照亮了荒凉的高原，更标志着中国在中红外太阳观测领域实现了新的跨越，为人类理解恒星物理打开了新的窗口。

如今，AIMS望远镜已正式转入科学产出阶段，其观测数据有望为中国的太阳物理前沿研究、太阳活动与空间天气预报提供重要支撑。“未来，我们将针对AIMS仪器、数据特色，提出中红外波段观测与多波段联测的协同方案，进一步探索太阳磁场的未解之谜。”邓元勇说。

（国家天文台供图）