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【广州日报】很幸运探测到引力波 也冒了被烧坏的风险
发表日期: 2017-10-31
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AST3-2望远镜天光所团队

明后年AST3-3将到南极

  在南极,只有中国的AST3-2望远镜成功监测到了此次引力波的光学信号,而它是目前南极大陆口径最大的光学望远镜,能24小时全天候无人值守运行。 

  设计、研制、安装、远程控制AST3-2望远镜的中国科学院南京天文光学技术研究所(下简称天光所)透露,未来我国将把更大的2.5米口径光学望远镜送上南极,届时,我国的南极巡天将更进一步。 

  文、图/广州日报全媒体记者武威、王丹阳 

  统筹者 

  南极最高冷处安望远镜 

  朱永田,天光所所长 

  崔向群,南极天文中心副主任,中科院院士   

  广州日报:当初为何在南极装这个望远镜? 

  崔向群:要在南极放望远镜非常不易,2008年开始,我们是从放十几厘米口径的望远镜开始逐渐试验,一步步把口径扩大的。AST3-2的光学系统也是我国自主创新,具有大视场、消畸变和优良像质等特性。它所在的冰穹A”是整个南极最高、最冷的地方。而AST3-2望远镜2015年至今一直在运行,这显示它的稳定性很不错。 

  把望远镜放在冰穹A”,是因为它相较于其他中纬度天文台址有独特的观测优势,它有极夜现象、空气干燥,大气宁静度是地球上最好的。 

  广州日报:AST3-2望远镜为何能承受南极的极端气候? 

  崔向群:整个望远镜放到-60℃的环境中进行测试,每一个部件,我们的测试温度能做到-80℃,以模拟南极极端气候。 

  广州日报:未来是否还将运送望远镜上南极? 

  朱永田:计划明年或后年运送AST3-3望远镜。我们要在十三五期间开建2.5米口径的光学红外望远镜。 

  南极的运输条件不允许我们把望远镜建好后整体运输到指定地点,必须解体后运输,再重新安装、测试,从南极大陆边缘的中山站到冰穹A”1260公里,路上要走2~3个星期,每次安装的队员只有2~4人。参加过南极天文科考的温海焜副研究员用山高路远坑多描述了南极望远镜的复杂运输路况。 

  广州日报:2.5米口径的望远镜安装后,我们在巡天观测上将可能有哪些新进展? 

  崔向群:如果顺利安装,在探测可见光时,这台望远镜的成像质量将有望成为地面上最精细的大视场望远镜。望远镜口径大了,灵敏度就高,相当于常规天文台址2~3倍口径的望远镜。 

  安装者 

  兴隆漠河南京再到南极 

  李正阳,博士,负责AST3-2机械和光学部分组装   

  广州日报:你曾两次前往南极安装、调试望远镜,具体过程如何? 

  李正阳:望远镜运到冰穹A区域,要经历从南京到上海,在上海码头上船,船运到中山站(南极海边中国科考站)附近海域,再由直升机吊挂着望远镜集装箱卸货到南极冰架上,接着就是整理上雪橇,由雪地车拖拽300~400吨物资开往冰穹A,路途1260公里,爬升4091米,整个路程就要花费16~18天时间。 

  这是科考前辈们命名为鬼见愁路段,路上的冰雪时而坚硬时而松软,因此非常颠簸,为了保护好望远镜的各项仪器,课题组设计了专门的减震保护装置。   

  在组装AST3-2时,我负责机械和光学部分的组装和调试,同事杜福嘉负责电力设备的安装调试。我们当时处在极昼环境下,工作时间只有20天,每天要在户外工作12个小时以上,强紫外线晒得脸脱皮,偶遇强风,体感温度非常低。 

  我们当时户外的工作温度是-39℃,空气中的含氧量只是正常水平的40%,高原酷寒工作环境下,疲惫感强烈但我们依然要竭尽全力把望远镜安装调试好,科考队领导给我们打气:冰穹A工作,不要留遗憾。 

  广州日报:之前是否做了相应的准备? 

  李正阳:运往南极前,AST3-2在完成兴隆台站试观测后,又被运到漠河做冬天测试,其间和国家天文台数据与运控组一起做了远程控制、无人值守的相关测试,望远镜回南京后被放到-60℃的环境下进行整机测试。 

  望远镜每到一个地方都会被拆装一次,前前后后拆装了十几遍。 

  广州日报:远赴南极,是否会担忧自己的身体? 

  李正阳:我们赴南极的队员要先去西藏适应高原环境,通过体测,才最终选拔出来。长时间暴露在严寒的户外会出现冻伤、缺氧、高原病,更危险的是遭遇冰裂隙,因此去南极,家人肯定是担心的。 

  南极内陆科考从1996年开始后,极地前辈们冒着极大的风险一次次探索,基本保障了现在科考队伍的路线安全。 

  广州日报:你们在路上吃什么?喝什么? 

  李正阳:路途颠簸,还要避免望远镜各个部件发生碰撞损毁,平时吃的主力是航空餐,但蔬菜和水果比较难,一路上常常会像保护精密仪器一样保护蔬菜水果。而喝的水,就是燃烧航煤供电融化南极的冰取水。 

  广州日报:从离开南京到返回南京,花了多长的时间? 

  李正阳:160天左右。通常是10月下旬走,第二年4月上旬跟着船一起回来。回来之后,大家都会说我黑了、瘦了。 

  遥控者 

  最怕两三百万元部件烧坏 

  李晓燕,博士,望远镜控制软件的开发者,监测引力波光学信号时第一个将AST3-2望远镜指向目标星的遥控者   

  广州日报:AST3-2是如何找到引力波对应的光学信号? 

  李晓燕:我们正式观测的时间是818日北京时间21点,一直观测到828日,因为818日以后,南极已经不再是极夜了,所以每天只能对目标观测几个小时。 

  因为是国际联测,当时其他望远镜已经提供了比较具体的坐标,我们根据坐标遥控望远镜过去进行观测,紫金山天文台的专家和南极团队其他科学组的同事们进行了数据处理和分析后,成功提取出引力波光学对应体GW170817的信号。 

  广州日报:整个观测过程中是否遇到了一些困难? 

  李晓燕:观测目标时,AST3-2望远镜与水平面的最小夹角只有13°,而我们原来的观测要求是35°以上,只有达到这样的要求,才能确保价值两三百万元的CCD(一种半导体器件,能够把光学影像转化为电信号)不在极昼时被太阳烧坏。 

  万一有意外发生(通信失联、望远镜被冰卡住或设备异常),导致望远镜回不到安全范围,那么CCD就会有报废的危险。因此每天的引力波目标观测结束后,我们立刻转回了安全角度。 

  能够观测到目标,是非常幸运的,如果目标再低三四度,我们就观察不到了。另一个困难是看到目标后,是否能够取得非常有效的数据去证明目标是引力波的对应体。过了几天后,紫台的同事反馈说,他们得到了很好的有效数据。 

 

天光所的青年科研人员与未来将放在南极的第三台巡天望远镜AST3-3合影。

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