上海科學家成功研製「南極天目」時域天文望遠鏡陣原型機 助力我國短時標時域天文學研究

新民晚報訊（記者 郜陽）獨特的地理位置和環境，使南極成為天文觀測的理想之地。記者從中國科學院上海天文台獲悉，「南極天目」時域天文望遠鏡陣原型機研製成功。

中國科學院上海天文台於2019年提出的「南極天目」項目，計劃在南極地區布設由100台小口徑大視場望遠鏡組成望遠鏡陣列，單個望遠鏡的視場約100平方度，可覆蓋地平高度30度以上1萬平方度的天區，在每年極夜期間開展連續觀測，力爭在短時標時域天文學觀測研究領域率先取得重大突破。

「南極每年長達上百天的極夜，能夠開展連續觀測，有利於在第一時間捕捉到天體短時標快速變化和暫現源等極早期的天象。」項目負責人、上海天文台正高級工程師周丹介紹，「南極夜天光背景暗、大氣透明度高、部分台址晴夜數很高，是開展高精度測光觀測的理想地點。」

記者瞭解到，在自然資源部中國極地研究中心大力支持和協助下，「南極天目」原型機於中國第39次南極考察期間運抵中山站。考察隊員順利完成設備安裝調試後，於2023年2月20日開始觀測，至10月26日觀測結束，連續進行無故障觀測，在南極的極夜期間獲得大量觀測數據。

上海天文台團隊對觀測圖像進行深入分析，初步結果表明原型機曝光30秒的圖像中，亮於9等恒星的測光精度，可達到千分之一星等，這一測光精度達到「南極天目」時域天文望遠鏡陣的觀測要求，表明原型機在設計創新性、環境適應性、漂移掃瞄CCD技術應用性和運行可靠性等方面合理可行，研製成功。

隨著技術的進步，當代天文學已經從刻畫靜態宇宙發展到認識動態宇宙。通過長期多波段觀測揭示宇宙中各類天體的變化併發現和探索各類新天體、新現象，這就是天文學中新興的分支學科——時域天文學。

周丹說，「南極天目」就是要充分利用南極在短時標時域天文學觀測方面的特殊優勢，「南極天目」原型機則是我國首台基於漂移掃瞄CCD技術的南極天文觀測設備。

漂移掃瞄CCD技術，是上海天文台持續攻關近20年的一項核心技術。這一技術利用電荷逐行轉移原理，通過控制轉移速度，實現望遠鏡靜止時電荷跟蹤運動目標的功能。「將這種技術應用於一體式設計的望遠鏡，可以使望遠鏡在無需驅動機構的情況下也能跟蹤天體，這顯著提高了整個系統的可靠性。同時，採用漂移掃瞄CCD可以對一條赤緯帶天區進行連續觀測，可顯著提升巡天效率。」漂移掃瞄CCD技術學術帶頭人、正高級工程師於湧表示。

上海天文台透露，原型機在南極經受了最低氣溫零下37.3攝氏度、最高風速38.6米/秒的嚴峻挑戰，設備運行穩定，觀測像質優異，體現了基於漂移掃瞄CCD技術的一體式結構設計思路在極地天文領域應用優勢。

據介紹，後續團隊將系統分析處理原型機觀測獲得的原始圖像數據，進一步擴大觀測視場，優化能耗分配。在此基礎上，研製南極時域天文觀測陣的正樣設備，力爭分批布設在南極泰山站或者崑崙站，助力我國在短時標時域天文學觀測和研究領域取得重大成果。

新民晚報記者  郜陽