国产太阳磁场望远镜世界同类仅三台 中国性能最优

1982年破土动工的怀柔太阳观测基地（资料图）

用青春写答卷

邓元勇告诉记者，怀柔观测基地的定位是：以太阳大气活动的核心——太阳磁场的观测和研究为主攻方向；以太阳物理的前沿课题—太阳爆发活动现象的机理为立足点，力求在太阳物理研究上取得突破，以此为目标，寻求天文观测技术的不断进步与创新；并以服务于国家战略需求—灾害性空间天气监测预报为科学研究和技术发展的输出口。

这些扎根科研的底气源于第一代国家天文台（原北京天文台）科研人员的艰苦开拓和长远规划，也源于多年来一代代怀柔人的传承积累与深厚积淀。

上个世纪初，美国科学家海尔（Hale）在威尔逊天文台使用第一代太阳磁像仪首先发现黑子中几千高斯的强磁场，这使得美国主宰太阳物理研究长达数十年。之后，美国及苏联的科学家发明的第二代磁象仪解决了矢量磁场、弱磁场等测量难题，但这些手段仍然只能观测到点源磁场。

那时，年轻的艾国祥和同事们面临着巨大拷问——中国天文工作者该如何介入其中呢？艾国祥有自己的哲学思考，他摒弃了跟着外国人亦步亦趋的“捷径”，根据太阳望远镜研发进程“点—线—面”的辩证规律，一步到位地提出了磁场望远镜跨越式发展的总体设想，即开展太阳矢量磁场的二维成像观测（即面源观测）。这为怀柔观测基地跻身世界太阳物理观测研究前沿奠定了坚实的基础。

之后，怀柔观测基地进入建设期，艾国祥又带领着一批年轻人冲在第一线。

他们身兼数职：工人、技术员、调度、研究人员。为了磁场望远镜的研制，他们扎根南京天仪厂数十年，留下“做不成好父亲、好母亲”的缺憾；为了寻找望远镜材料冰洲石，他们不知钻了多少个山沟，下了多少趟矿井；为了安装望远镜，他们在几十米的高空上作业，脚下就是幽深的湖水……

历时十载，在世界上率先提出原理并参加总体和核心部件——双折射滤光器研发和总调试的太阳磁场望远镜终于研发成功。它被国际公认为当时主流的发展系统，仪器性能位居世界仅有的三台同类仪器之冠。科学家们用自己的青春为中国的天文事业交出了合格的答卷。

“今天，我们拥有的优良工作和实验环境是前辈们无法想象的。天文学永远都是一门苦行僧的科学！不潜心于文献的精读，不潜心于实验室的苦练，仅靠精良的计算机和实验设施，绝对做不出一流的科研成果。”邓元勇时常鼓励怀柔观测基地的年轻人，用自己的青春书写浇灌优秀的科研成果。

直面现代化冲击

好设备、好研究为怀柔观测基地带来了好机遇。1987年，中美两国的太阳物理学家首次联袂开展太阳磁场的“日不落”观测。利用怀柔太阳观测基地的太阳磁场望远镜和美国加州理工学院大熊湖太阳天文台的太阳望远镜昼夜不停交替观测。

这场“日不落”观测是世界上首次进行的太阳局部区域磁场的连续观测。该观测研究作为太阳磁场变化观测方面的开创性课题，为确定太阳磁场长时间序列演化的基本规律作出了不可替代的贡献。

但是，怀柔人明白，三十载的奋斗和辉煌已成过往，怀柔基地的未来充满挑战。

2005年以前，怀柔基地的矢量磁场资料是国际领先的。2006年，日、美、欧“日出”（Hinode）卫星开始工作，借助空间观测的特有优势，对地面观测站造成冲击。至2010年，美国SDO卫星开始工作，尽管磁场测量精度不如怀柔观测基地的，但是该卫星有自己的优势，其矢量磁场资料的连续、稳定、高速，前所未有地对怀柔站造成了巨大冲击。

此外，任何一个设备或天文台都有其自身的生命周期，虽然现在能够很有信心地保证怀柔观测基地尚能高质量运行20年，但是20年之后何去何从？城市化进程使得怀柔站观测条件只能变更坏而不可能变更好，因此将不适宜安置新一代太阳观测设施。

对此，他们早已想在了前面——用先进技术弥补先天不足，利用近30年的国际独有资料积累，开拓新方向。

“我们要变被动为主动。”邓元勇说，“从事最前沿的研究，研制最先进的设备，为国家需求服务，我们的总原则一直没有改变。”

他们采取的具体措施有：维持现有设备的高质量运行，继续为太阳物理研究和空间环境监测预报服务；在保持怀柔现有研究优势方向的同时，促进怀柔基地的核心研究即磁场研究与天体物理相关前沿科学问题的交叉融合；加强和国际目前最好设备的交流，以及实质性合作（如NST，目前在运行的最大口径太阳望远镜；ATST，在建设中的未来最强大的地基太阳望远镜）；先进太阳观测技术的创新和发展；积极参与下一代太阳设备的项目推动、科学预研、仪器设备研制等，其中包括深空太阳天文台DSO、中国巨型太阳望远镜CGST和“日不落”地基监测网建设等。

作为下一代地基太阳光学和红外旗舰项目的CGST，其目标显然是雄心勃勃的，希望“超越美国的ATST，成为世界上最先进的太阳红外和光学望远镜”，并“20年领先，40年先进”。目前，该项目处于全面推进阶段，而怀柔基地主导的CGST关键科学和技术先驱性工程—“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（AIMS）已获国家基金委“国家重大科研仪器研制项目（部门推荐）”立项批准。“今天的我们已经作好了重新上路的准备。”邓元勇说。