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山东大学牵头研制和建设的光谱成像日冕仪通过工艺测试
2023-11-01 09:04:56 | 山东大学 |
10月25日，国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网（子午工程二期）”新建设备光谱成像日冕仪顺利通过工艺测试，成功获得首批日冕观测图像，标志着我国自主研制的首台常态化运行地基日冕仪正式建成。“子午工程二期”光谱成像日冕仪（简称SICG）的研制和建设由山东大学牵头，空间科学研究院/空间科学与物理学院教授夏利东担任首席科学家。
“子午工程二期”光谱成像日冕仪安装于海拔3200米的中国科学院云南天文台丽江天文观测站园区内，由山东大学与云南天文台、北京大学共建，山东大学与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、南京天文光学技术研究所、云南天文台共同研制。
SICG采用内掩折射式光学系统，物镜口径为220 mm，观测视场1.05 Rs至2.00 Rs（Rs为太阳半径），像元角分辨率2.077″，时间分辨率30 s，单频点窄带带宽1 ?。该日冕仪的主要工作波段聚焦日冕红线（Fe X 6374 ?）这一低温日冕辐射谱线，可对低日冕精细磁流体结构进行准同时成像和光谱观测，弥补了国际同类设备在该波段观测数据的欠缺。在获得首批日冕观测图像后，经专家评估，SICG所获科学数据的质量达到了国际一流水平，成为当前国际上工作于该波段最优秀的地基日冕仪。SICG的设计还容许其工作于日冕绿线（Fe XIV 5303?）这一波段，从而可通过两条谱线的准同时观测对日冕大气温度进行诊断。基于SICG的设计，项目组顺利完成了数据定标和光谱反演算法的开发工作，有效降低了多普勒频移和谱线宽度的测量误差，为高质量科学数据的持续产出奠定了坚实基础。
日冕是太阳最外层大气，利用日冕仪对低日冕开展观测，对日冕加热和太阳风起源等太阳物理/空间物理核心科学问题的研究具有重要价值。同时低日冕作为日冕物质抛射这一空间环境主要扰动源的发生和加速区域，对其开展监测可为空间天气学应用领域提供关键数据。然而，由于日冕本身辐射极其微弱，在可见光波段的亮度仅为太阳光球层亮度的几十万至百万分之一，且受限于地球大气散射光的影响，使得在地面对日冕开展光学成像观测尤其是光谱学观测成为巨大挑战。
为了填补我国太阳物理研究和太阳活动监测亟需的日冕光学观测技术空白，在夏利东教授的带领下，山东大学空间科学研究院太阳大气物理与探测课题组与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所张红鑫课题组组成日冕仪研制团队，开展了长达十余年的技术攻关。在山东大学威海校区自行设计建成了目前国内唯一且具有国际先进水平的日冕仪专用装调检测实验室，从而快速提高了我国日冕仪自主研制的技术水平。以该实验室为平台，团队已具备研制地基和天基多类型日冕仪的能力，承担了国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目“大视场白光扩展日冕仪”、“子午工程二期”光谱成像日冕仪等多个型号的研制任务，为太阳大气物理研究和观测技术领域培养了一批优秀的青年科技人才。
光谱成像日冕仪是国家重大科技基础设施“空间环境地基综合监测网（子午工程二期）”太阳—行星际监测链分系统的重要组成部分，也是日地空间全链条监测的重要一环。下一步，项目组将在工程指挥部的统一协调下，继续开展联调联试，不断优化设备运行控制和数据处理流程，为2024年正式进入试运行做好充分准备。
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