圖①：圖為AIMS望遠(yuǎn)鏡所在的塔樓。

圖②：現(xiàn)場(chǎng)的工程師們看到第一幅光譜圖時(shí)，難掩內(nèi)心的喜悅。

圖③：團(tuán)隊(duì)正在檢測(cè)引導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量。

圖④：團(tuán)隊(duì)正在檢測(cè)主鏡安裝復(fù)位精度。

以上圖片均為中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)提供

太陽(yáng)，這顆距離地球最近的恒星，有諸多未解之謎待揭開(kāi)。近日，全球首臺(tái)中紅外波段太陽(yáng)磁場(chǎng)專(zhuān)用觀(guān)測(cè)設(shè)備（AIMS望遠(yuǎn)鏡）正式啟用，人類(lèi)觀(guān)測(cè)太陽(yáng)又多了一雙“慧眼”。

“十五五”規(guī)劃建議提出，“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究戰(zhàn)略性、前瞻性、體系化布局，提高基礎(chǔ)研究投入比重，加大長(zhǎng)期穩(wěn)定支持?！敝胃咚娇萍甲粤⒆詮?qiáng)的源頭創(chuàng)新，離不開(kāi)基礎(chǔ)研究的突破。AIMS望遠(yuǎn)鏡的建成啟用，填補(bǔ)了國(guó)際上中紅外波段太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測(cè)的空白，也為后續(xù)大型天文設(shè)備在高海拔地區(qū)的建設(shè)提供了重要參考。

“從0到1”的探索，打開(kāi)太陽(yáng)觀(guān)測(cè)新窗口

太陽(yáng)大氣是由磁場(chǎng)主導(dǎo)的巨大等離子體環(huán)境，提高太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測(cè)精度，對(duì)太陽(yáng)物理基礎(chǔ)研究、空間天氣預(yù)報(bào)等都有十分重要的意義。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、AIMS項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄧元勇介紹，“可以說(shuō)，磁場(chǎng)是太陽(yáng)物理的第一觀(guān)測(cè)量。”

過(guò)去，對(duì)太陽(yáng)磁場(chǎng)的觀(guān)測(cè)以分辨率為第一追求，對(duì)測(cè)量精度重視不夠，國(guó)際上的大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡測(cè)量精度普遍在100高斯量級(jí)。隨著科學(xué)研究不斷深入，學(xué)界逐漸認(rèn)識(shí)到，太陽(yáng)上的弱磁場(chǎng)研究同樣重要，只重視分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，不光要“看得更清”，還要“量得更準(zhǔn)”。

“就像拍照片和拍X光片時(shí)看到的人體不同，在不同波段觀(guān)測(cè)到的太陽(yáng)磁場(chǎng)反映的物理過(guò)程也不一樣?！敝袊?guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員、AIMS項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人王東光說(shuō)，“AIMS望遠(yuǎn)鏡就是要補(bǔ)上太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測(cè)在中紅外波段缺失的一環(huán)?！?/p>

“我們以精確的磁場(chǎng)測(cè)量為突破口，搶占中紅外波段太陽(yáng)磁場(chǎng)觀(guān)測(cè)先機(jī)，確保我國(guó)在太陽(yáng)物理前沿觀(guān)測(cè)陣地上的領(lǐng)先地位。”錨定目標(biāo)抓緊干，鄧元勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行攻關(guān)。

將磁場(chǎng)測(cè)量精度提升至優(yōu)于10高斯量級(jí)；研制出國(guó)際上首臺(tái)既有超高光譜分辨率，又具有成像功能的中紅外傅里葉光譜儀，光譜分辨率指標(biāo)提升至國(guó)內(nèi)原有水平的156倍……自2015年啟動(dòng)研制以來(lái)，AIMS望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破。

每一項(xiàng)技術(shù)突破的過(guò)程，都猶如啃下一塊硬骨頭。以偏振測(cè)量技術(shù)為例，團(tuán)隊(duì)在可見(jiàn)光波段偏振測(cè)量領(lǐng)域已有40余年的技術(shù)積累，但是轉(zhuǎn)向中紅外波段偏振測(cè)量方向，卻得從頭起步。

當(dāng)時(shí)，國(guó)際上沒(méi)有可用的中紅外偏振測(cè)量裝置，甚至連可用紅外波片等關(guān)鍵元器件都沒(méi)有，同樣也沒(méi)有成熟的偏振檢測(cè)設(shè)備和方法。王東光回憶說(shuō)，“選材料、探索加工工藝、研制檢測(cè)儀器，都是從零開(kāi)始。經(jīng)過(guò)不斷調(diào)研，我們找到了適合紅外偏振測(cè)量的硒化鎘雙折射晶體材料，摸索出波片的拋光工藝，研發(fā)出了國(guó)際上最大口徑的硒化鎘中紅外波片。”

“做基礎(chǔ)研究，最重要的是敢于創(chuàng)新、敢為人先?！编囋滦睦锸冀K憋著一股勁，“我們要以站在國(guó)際最前列為目標(biāo)，如果花了10年做一個(gè)設(shè)備，結(jié)果做出來(lái)是‘第二’‘第三’，這樣的事情沒(méi)有意義?！?/p>

協(xié)同創(chuàng)新，匯聚合力攻堅(jiān)克難

AIMS望遠(yuǎn)鏡的研制，是一次多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)、有組織科研的成功實(shí)踐。國(guó)家天文臺(tái)總體協(xié)調(diào)，研制偏振測(cè)量系統(tǒng)、8—10微米成像終端系統(tǒng)、探索科學(xué)數(shù)據(jù)分析處理方法、開(kāi)展工程基建；上海技術(shù)物理研究所研制傅里葉光譜儀；西安光學(xué)精密機(jī)械研究所負(fù)責(zé)望遠(yuǎn)鏡引導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)；云南天文臺(tái)、昆明物理研究所、南京天文儀器有限公司等多單位合作參與。任務(wù)分工協(xié)作，項(xiàng)目有序進(jìn)行。

“一臺(tái)大型設(shè)備的研制，涉及多學(xué)科多領(lǐng)域，往往由多個(gè)科研院所聯(lián)合開(kāi)展，需要準(zhǔn)確理解彼此的設(shè)計(jì)要求，才能保證設(shè)備各個(gè)部分順利對(duì)接。”王東光說(shuō)，“我們從最開(kāi)始就注重頂層設(shè)計(jì)，將指標(biāo)、功能進(jìn)行了深度細(xì)分，明確相關(guān)技術(shù)接口，因此整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程比較順利，沒(méi)有出現(xiàn)設(shè)計(jì)上的返工問(wèn)題?！?/p>

在各方協(xié)同努力下，AIMS望遠(yuǎn)鏡的紅外終端科學(xué)儀器光譜儀和8—10微米成像光路（含探測(cè)器芯片）及真空制冷系統(tǒng)等核心部件全部國(guó)產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)技術(shù)的自主可控，體現(xiàn)了我國(guó)天文儀器的自主創(chuàng)新能力。

太陽(yáng)觀(guān)測(cè)設(shè)施對(duì)選址要求極高：日照時(shí)間長(zhǎng)是必要條件；紅外設(shè)備要求氣候干燥，避免水汽對(duì)觀(guān)測(cè)造成影響；空氣越稀薄，探測(cè)效果越好……“我們先后調(diào)研了5個(gè)點(diǎn)位，最終確定了青海冷湖賽什騰山?！编囋抡f(shuō)。

當(dāng)?shù)氐闹С质峭七M(jìn)科研項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)?！霸O(shè)施得考慮運(yùn)行維護(hù)，相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施就不能少?！被貞浧疬x址過(guò)程，鄧元勇對(duì)地方的執(zhí)行力感觸很深，“我們的設(shè)施建在山上，人能爬上去，但設(shè)備上不去，當(dāng)?shù)卣陀弥鄙龣C(jī)協(xié)助運(yùn)輸。在確定選址后兩年左右，基礎(chǔ)設(shè)施條件就已經(jīng)完全跟上了。”

青春綻放在高原，傳承弘揚(yáng)科學(xué)家精神

“年輕人是建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的主力，真正動(dòng)手去安裝、調(diào)試，大多是這些年輕人?！闭劦綀F(tuán)隊(duì)里的青年科研人員，王東光頗有幾分自豪。

在高海拔地區(qū)建造設(shè)備，需要克服高原高寒、缺氧、物資稀缺等困難?！伴L(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月的時(shí)間里，我們?cè)绯?點(diǎn)不到就從距離臺(tái)址80公里的住處出發(fā)，趕在道路施工前到達(dá)山頂，等施工結(jié)束后再回來(lái)，到鎮(zhèn)里已經(jīng)是晚上10點(diǎn)。通電之前，在山上吃泡面是常態(tài)，能用煤爐煮鍋熱面條，已經(jīng)是高級(jí)待遇?！蓖鯑|光說(shuō)，“即便這樣，團(tuán)隊(duì)里的年輕人自始至終都沒(méi)有退縮，也從不抱怨條件艱苦，而是想方設(shè)法推進(jìn)進(jìn)度?！?/p>

AIMS項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員、博士后沈宇樑承擔(dān)了大量一線(xiàn)工作。作為團(tuán)隊(duì)里的90后，他全程參與了望遠(yuǎn)鏡的裝調(diào)檢測(cè)工作，并為項(xiàng)目建設(shè)貢獻(xiàn)了不少聰明才智。有一次，沈宇樑和同事們?cè)谏较乱呀?jīng)將望遠(yuǎn)鏡的各個(gè)部件安裝調(diào)試過(guò)一輪，但到了山頂，望遠(yuǎn)鏡再次集成后，成像質(zhì)量卻明顯下降。

“于是，我們先搭建檢測(cè)光路，重新校驗(yàn)了檢測(cè)儀器，然后逐個(gè)排查影響因素，最終確認(rèn)是低溫導(dǎo)致光學(xué)鏡面面形發(fā)生變化?！鄙蛴顦耪f(shuō)。

找到問(wèn)題后，前后方聯(lián)動(dòng)，研制單位快速設(shè)計(jì)技術(shù)路線(xiàn)，模擬低溫檢測(cè)環(huán)境，一點(diǎn)點(diǎn)摸索改進(jìn)工藝，歷時(shí)兩個(gè)多月最終解決了低溫影響成像質(zhì)量的問(wèn)題。

調(diào)試及科學(xué)試觀(guān)測(cè)期間，AIMS望遠(yuǎn)鏡已成功獲取多個(gè)中紅外波段的太陽(yáng)耀斑數(shù)據(jù)，為揭示太陽(yáng)劇烈爆發(fā)中物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)移機(jī)制、研究磁能積累與釋放提供了新數(shù)據(jù)支持?！跋乱徊剑覀儗袮IMS望遠(yuǎn)鏡維護(hù)和運(yùn)行好，圍繞其開(kāi)展前沿科學(xué)研究?！编囋抡f(shuō)。

加快高水平科技自立自強(qiáng)，離不開(kāi)“從0到1”的探索勇氣，也離不開(kāi)久久為功的堅(jiān)持。從遙遠(yuǎn)的太陽(yáng)到腳下的高原，一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)見(jiàn)證中國(guó)基礎(chǔ)研究的自立自強(qiáng)，也望見(jiàn)通向科技強(qiáng)國(guó)的未來(lái)之路。