天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

王佳琪山東省青島第十九中學(xué)2014級高二〈六班〉

天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

王佳琪
山東省青島第十九中學(xué)2014級高二〈六班〉

近些年我國天文觀測與空間探測發(fā)展迅速，逐漸建立初步觀測網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上正在醞釀一些大型科技計(jì)劃，力求在未來一段時(shí)間內(nèi)取得突破性進(jìn)展。現(xiàn)有天文觀測裝置已融合較為先進(jìn)科技，如何發(fā)揮其科技效益是當(dāng)前面臨的主要問題。本文就天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀展開研究，并對我國未來天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展進(jìn)行展望。

天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)；發(fā)展技術(shù)；展望

天文望遠(yuǎn)鏡是當(dāng)前探究外空間最直接工具，具有高效、迅速、便捷等特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，未來天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)必將在空間探究中占據(jù)更重要地位。

1 天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀——國際

近年來國際天文觀測取得長足發(fā)展，一系列先進(jìn)天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)備先后投入使用。其中具代表性的包括10m級光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、2.4m哈勃望遠(yuǎn)鏡、紅外、紫外、X射線、γ射線望遠(yuǎn)鏡等。多種類望遠(yuǎn)鏡的使用促進(jìn)觀測能力得到顯著提升，開創(chuàng)天文觀測新紀(jì)元。

1.1.1 光學(xué)∕紅外天文進(jìn)入廣域巡天和局域

上世紀(jì)90年代至今，以2.4m哈勃望遠(yuǎn)鏡為代表的天文望遠(yuǎn)鏡面世表明天文觀測已經(jīng)進(jìn)入精細(xì)觀測時(shí)代。望遠(yuǎn)鏡規(guī)模已經(jīng)逐漸中小化，中小望遠(yuǎn)鏡具備大視場優(yōu)勢，其上配備先進(jìn)CCD陣列探測終端，從而實(shí)現(xiàn)天文觀測廣域巡天時(shí)代。此外以主動(dòng)光學(xué)、光干涉等一系列尖端觀測技術(shù)日趨完善，未來天文觀測必將進(jìn)入更廣范圍內(nèi)巡天觀測時(shí)代。

1.1.2 射電天文實(shí)現(xiàn)米波到亞毫米波全波段探測

射電天文觀測在天文學(xué)中起到核心作用，當(dāng)前常用射電望遠(yuǎn)鏡主要有單天線望遠(yuǎn)鏡、綜合孔徑干涉陣列、甚長基線干涉列陣。

單天線望遠(yuǎn)鏡主要有美國300m、英國76m、德國100m望遠(yuǎn)鏡，這些望遠(yuǎn)鏡在投入使用后都在天文觀測中取得重大發(fā)現(xiàn)，我國上海75m望遠(yuǎn)鏡也于近期加入該行列。

綜合孔徑干涉陣列具有高分辨率及高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前句代表性的為國際AL-MA、美國EⅤLA、英國MERLⅠN、印度GMRT等。

甚長基線干涉陣（ⅤLBⅠ）具有較高分辨率，美國ⅤLBA、歐洲EⅤN、日本ⅤERA、俄羅斯ⅤLBⅠ、中國CⅤN等。

1.1.3 天文數(shù)據(jù)處理技術(shù)與計(jì)算天體物理方法

天文數(shù)據(jù)處理技術(shù)未來數(shù)年內(nèi)天文觀測數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)由TB——PB量級的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)有計(jì)算能力無法滿足需求，因此天文界著手引進(jìn)最為先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，開發(fā)出諸如美國天體物理數(shù)據(jù)庫、法國天文綜合數(shù)據(jù)庫等為代表的高效率先進(jìn)天文數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

計(jì)算天體物理主要實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，對天文狀況進(jìn)行仿真，從而獲得天體形成及演化規(guī)律。天體物理的計(jì)算在天文研究中占據(jù)重要地位，也是各國研究超級計(jì)算機(jī)的主要目的。

1.2 天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀——國內(nèi)

1.2.1 天文觀測網(wǎng)絡(luò)初具規(guī)模

我國現(xiàn)代天文觀測起步較遲，但我國天文觀測技術(shù)發(fā)展較為迅速，一批自主研發(fā)的光學(xué)、射電、毫米波望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)投入使用。全國目前有超過20座觀測臺站，形成初具規(guī)模的天文觀測網(wǎng)絡(luò)。上世紀(jì)30年代我國開始致力于天文觀測硬件設(shè)備發(fā)展，并陸續(xù)建成1m下的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、2.16m光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、13.7mm光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、1m紅外太陽塔等，實(shí)現(xiàn)中國天文觀測跨越式發(fā)展。

08年我國自主研發(fā)的LA-MOST建成使用，為我國大視場天文研究奠定基礎(chǔ)。另一項(xiàng)先進(jìn)觀測系統(tǒng)FAST也在建設(shè)投入使用中。當(dāng)前已經(jīng)研究出諸如HXMT、SⅤOM等較為先進(jìn)的觀測器，可觀測致密天體，未來對暗物質(zhì)的探測將借助這些觀測器實(shí)現(xiàn)。

1.2.2 面向國家戰(zhàn)略需求的天文應(yīng)用觀測網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮重要作用

天文觀測技術(shù)發(fā)展最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)國家戰(zhàn)略需求及該新技術(shù)研究發(fā)展。天文觀測需要通過衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在相關(guān)國家戰(zhàn)略需求領(lǐng)域形成穩(wěn)定高效的系統(tǒng)，我國較為先進(jìn)的上海65m射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)完成后預(yù)示我國觀測能力得到大幅度提升。

1.2.3 核心天文技術(shù)不斷突破和發(fā)展

建設(shè)大型天文觀測系統(tǒng)為我國國家戰(zhàn)略是滿足國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)，當(dāng)前我國天文觀測已經(jīng)掌握一系列核心技術(shù)，其中包括毫米波和亞毫米波探測技術(shù)、光學(xué)鏡面拼接技術(shù)、天文導(dǎo)航定位技術(shù)等。此外我國在光機(jī)電領(lǐng)域及紅外探測領(lǐng)域等方面具有長期累積經(jīng)驗(yàn)，具有廣泛發(fā)展前景。

1.2.4 觀測手段需持續(xù)發(fā)展

我國天文觀測設(shè)備及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得一定成績，在國家戰(zhàn)略發(fā)展需求中發(fā)揮重要作用。但我們不可止步不前，需認(rèn)清我國天文觀測技術(shù)及相關(guān)技術(shù)與發(fā)達(dá)國家間存在的差距。我國仍需加強(qiáng)天文望遠(yuǎn)鏡觀測技術(shù)的發(fā)展研究，不斷提升衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，盡早實(shí)現(xiàn)我國天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

2 我國天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)未來發(fā)展展望

2.1 啟示與發(fā)展機(jī)遇

21世紀(jì)天文觀測已經(jīng)取得全面發(fā)展，天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)已經(jīng)取得一定成就。我國作為幾個(gè)重要的太空探索國之一，想要在天威觀測領(lǐng)域有所作為，必須把握時(shí)間賦予的基于，發(fā)揮我國在天文觀測方面得天獨(dú)厚優(yōu)勢，提高我國天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)。其次需抓住大型國際合作項(xiàng)目，諸如TMT、SKA等項(xiàng)目可促使我國天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)與國際先進(jìn)技術(shù)結(jié)果，為我國取得世界領(lǐng)先天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 我國天文望遠(yuǎn)鏡和技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)思考

在我國天文監(jiān)測技術(shù)發(fā)展過程中需通過最為前沿的天文科技帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展，提高天文技術(shù)對國家發(fā)展戰(zhàn)略的服務(wù)能力，在此過程中謀求天文科學(xué)可持續(xù)發(fā)展。在天文監(jiān)測技術(shù)上發(fā)揮我國特有優(yōu)勢和特色，在光學(xué)、設(shè)點(diǎn)等特定波段、大集光本領(lǐng)、大視場等特定能力上取得一定成就，逐漸占據(jù)世界領(lǐng)先地位。

我國需加強(qiáng)建設(shè)大型望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，借助我國在太空導(dǎo)航衛(wèi)星上的優(yōu)勢，帶動(dòng)天文科學(xué)建設(shè)。在我國發(fā)展自身天文技術(shù)基礎(chǔ)上需加強(qiáng)國際合作，并在合作中堅(jiān)持互惠互利的原則，促進(jìn)合作方共同發(fā)展。

結(jié)束語

天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)是天文觀測技術(shù)基礎(chǔ)，我國具有明顯戰(zhàn)略需求，因此需認(rèn)清我國與國際先進(jìn)水平的差距，為未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，促進(jìn)我國天文觀測技術(shù)早日達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

[1]薛隨建.天文望遠(yuǎn)鏡技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對我國未來發(fā)展的思考[J].2014(3):368-370