太阳软X射线及观测技术

作为未来中国空间太阳望远镜的一个组成部分，太阳软Ｘ射线望远镜正在酝酿之中。本是对这方面的一个初步调研报告，共分三个部分：软Ｘ射线高分辨观测的课题意义和简史；软Ｘ射线谱及其研究的一般性背景；软Ｘ射线望远镜及成像技术。在此基础上，下篇章将论及未来中国空间太阳软Ｘ射线望远镜的几点考虑。     

空间太阳望远镜科学卫星

“空间太阳望远镜”是一颗载有口径为1米的主光学望远镜、极紫外望远镜、Ha与白光望远镜和宽带光谱仪及射电频谱仪的科学卫星。它将在距地面730千米轨道的太阳同步轨道上运行,在摆脱了地球大气层影响后,对太阳进行广泛光谱范围和全连续的高空间分辨率高时间分辨率和高频率分辨率的科学探测,为太阳物理研究和空间天气预报提供重要实测数据。     

太阳望远镜的历史与今天（下）

为什么太阳望远镜的口径较小？ 太阳望远镜的成像系统是通过透镜或凹面反射镜把太阳像成在焦点上,在焦平面后面通常接有分光设备及探测器。因为不再有目视观测,专业的太阳望远镜已经不再配有目镜。太阳望远镜的性能也不再用倍数,而是用分辨本领来描述。一般来讲,望远镜的口径越大,分辨本领越大,我们看到的太阳就更加清楚。     

发现一颗太阳的新邻居

发现一颗太阳的新邻居○朱晔华编译哈勃空间望远镜发射成功之后，它已发现了数千个前所未知的河外星系和类星体，使我们对遥远的宇宙空间更增多一层认识。与之相对照的是，我们对太阳附近的几十光年范围内的宇宙空间的探测却注意不多。按理说，在太阳附近我们都有哪些邻居...     

太阳硬X射线成像望远镜模拟研究

调制准直器型太阳硬X射线成像望远镜是目前较为通用的太阳观测设备.空间调制望远镜是基于中心轴不旋转的望远镜,适用于3轴稳定的卫星.针对我国可能的太阳观测计划,给出并比较了两组空间调制望远镜的配置方案,然后利用GEANT4高能物理通用软件模拟实际光子的计数情况,使用MATLAB实现图像重建.比较模拟光子计数得到的重建图与几...     

拍摄太阳

这里首先要强调的是,对太阳的观测不论目视观测还是照相观测时,均要在望远镜与照相机物镜前加上减光装置,不能直接进行观测。因为太阳光很强,使你无法观测甚至会烧伤你的眼睛,这一点必须注意。     

地基太阳望远镜辐射涂层的测温研究

地基太阳望远镜及周边设施在观测运行时被太阳辐射加热,发热表面加热望远镜光路附近的空气形成近表面空气湍流,进而引起像质衰减。改善近表面大气湍流的主要方法是抑制太阳望远镜及周边设施表面与空气的温差。根据辐射涂层表面与空气的温度实测,对辐射涂层抑制太阳望远镜及周边设施发热进行了可行性研究,研究表明所选的辐射涂层具有一定的抑制物体表面与空气温差的能力,辐射涂层相对水冷具有控温效果好、适用范围广等优势,可用于地基太阳望远镜及周边设施表面的温度控制。     

空间太阳望远镜1m主镜支撑结构的研究

本文对正在预研中的空间太阳望远镜的关键部件之一1m主镜，提出一种合理的支撑结构系统，此系统可以兼顾空间太阳望远镜光学系统的地面装校调试的有效性和火箭发射力学环境中的安全性以及入轨后正常观测时的高精度性。     

一步步“走近”太阳

太阳虽然离我们不很远,看起来大小也与月亮相仿,但由于它发出强烈的光和热,使我们几乎不敢正视,用望远镜观测时,更要装上滤掉大部分光线的滤光片,这就大大影响了对太阳细节的观察,所以虽然伽利略早就用望远镜发现了太阳的黑子,并进一步推测太阳在自转,但以后200年,人们对大阳的认识没有太大的进展。到了19世纪,人们终于一步步“走近”了太阳,通过对黑子特性的了解太阳大气的观测、太阳能源的推测以及太阳系起源的探讨,勾画出了一个新的太阳。     

空间太阳望远镜中相关跟踪器计算单元设计

空间太阳望远镜的主光学望远镜具有1m口径,在设计上空间分辨率达到0.1″的衍射极限. 利用相关跟踪器可以稳定图像输出,使望远镜在长时间曝光下仍能保持高分辨率.国内外开展相关跟踪技术的研究很多,但由于软硬件条件的局限,无法获得高速的相关处理器,使得闭环系统的误差带宽局限于30Hz左右,本文介绍一种基于FPGA的快速相关处理器,使得闭环系统延迟在0.3ms以内, 可以实现理论上的100Hz的闭环带宽,满足了空间太阳望远镜的系统需求.     

云台红外太阳望远镜中光电导行系统的像场旋转

红外太阳望远镜中的光电导行系统是高精度的反馈跟踪系统。在开环控制下，难以实现太阳望远镜的跟踪指标，所以必须使用光电导行作为目标位置反馈系统。但是在地平式系统跟踪过程中，光电导行望远镜中的像场会旋转，如果不进行消旋，光电导行系统就不能工作，这就需要解决光电导行系统中的像场旋转。本文在理论上分析了红外望远镜中光电导行系统的像场旋转，并给出了像在CCD面上的运动变化公式。     

欧洲球载太阳望远镜SUNRISE及相关研究成果简介

利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势.首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中,这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件.其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大大减弱,球载太阳望远镜能够在近紫外...     

怀柔太阳观测基地三通道太阳望远镜局域网内远程观测终端系统设计

利用怀柔三通道太阳磁场望远镜对太阳进行多层次同步观测可以同时获得日面不同层次的活动图像,这对于更好的理解太阳物理有着重要意义.本文基于怀柔三通道太阳磁场望远镜开发了在局域网内能够对三通道CCD进行同步观测的远程终端观测系统,并通过此系统实现了怀柔基地三通道望远镜和小磁场望远镜的协同观测.系统设计采用vc.net集成开发环境,使用TCP/IP协议,通过套接字网络编程,对三通道太阳望远镜的三个CCD进行同步远程控制,目前系统已经在局域网内实现了图像数据和相机控制命令的传输等远程观测功能,大大降低了观测成本,并取得了初步的观测结果.     

日本飞驒天文台的无圆顶太阳望远镜

世界上第三台无圆顶太阳望远镜(Domeless Solar Telescope简称DST),于1978年末在座落于日本歧阜县吉城镇上宝村大雨见山的京都大学飞驒天文台建成。今春正式投入太阳表面活动的观测。 这台望远镜,采集了世界各国最新太阳望远镜的优点,应用先进技术,独立创建的。 该镜于1970年开始酝酿,提出研制技术方案,随即获得日本财政部的批准。1973年派船越赴美、法、西德、意大利等主要太阳望远镜的国家进行考察。考察后基本确定了     

1959年太阳耀斑观测报告

下面发表的是紫金山天文台1959年全年和北京天文台1959年5—12月的耀斑观测结果.北京天文台使用的是苏联 AΦP-2型色球望远镜,紫金山天文台使用的是法国里约(Lyot)型的色球望远镜,这二仪器均约透过 H_a 的带宽为0.65(?).法国里约型色球望远镜的拍摄过程是自动化的,最快每分钟可拍4次,露光时间可维持恒定,使胶卷上太阳象的浓度不会变化,仪器上并附有八级强度标,用以研究耀斑强度的变化.观测结果见下表:     

太阳光谱望远镜的Stokes光谱测量

中国科学院云南天文台"太阳Stokes光谱观测与理论研究”团组自进入国家天文观测中心以来,经过一年多的努力,对50cm太阳光谱望远镜原偏振测量部分进行了彻底改造,由原来的D.C.调制改为A.C.调制,且增加了偏振测量校正系统.其机械,电控设计和加工于2000年2月完成,3月完成了光学调试,4月上旬完成了偏振解调和图像处理的软件编制.自2000年4月下旬以来,对23周峰年出现的部分活动区进行了较为成功的斯托克斯光谱测量,其偏振测量精度可达2×10-3,已接近国际水平,为该团组开展的课题研究打下了良好的基础.以此望远镜与怀柔观测基地太阳磁场望远镜相配合,将使我国太阳矢量磁场和速度场的研究更上一个台阶.给出了偏振测量的具体方法和部分测量结果.尽管取得了以上的成绩,但在近期内将对该偏振测量方式作进一步改进,用双光束分析代替单光束分析,使偏振测量精度提高到5×10-4,从而使之不仅能在活动区而且也能在宁静区得到矢量磁场的信息,不仅如此,还可对太阳第二光谱进行测量,提高我们依托该望远镜进行研究的广度和深度.     

空间太阳望远镜高速数据传输系统

“空间太阳望远镜”是中国的一项非常重要的天文卫星计划。卫星上将搭载 5个有效载荷 ,在可见光、远紫外、硬X射线、软X射线、Hα和射电波段同时观测太阳 ,其中的主光学望远镜口径达 1m。各有效载荷的CCD器件和其它敏感器件每天采集的科学数据量经过预处理后达 50Gbytes,再由数据压缩系统压缩至 8Gbytes,并储存在海量存储器中。如此庞大的数据量要求空间太阳望远镜的科学数据传输系统以高达 60Mbps的码速率向地面站传送。本文所有的工作均围绕着空间太阳望远镜高速数据传输系统展开 :1 .根据空间太阳望远镜的需求 ,综合研究、分析了它的科学数据传输系统的性能指标和特点 ,并作总体的方案设计 ;2 .设计开发了科学数据传输系统的信道编码和信道解码单元。信道编码单元将把海量存储器中的数据转换为适于QPSK射频调制格式化的串行数据流 ,信道解码单元实现相反的过程 ,文中详细给出了信道编码系统的原理、方法和实验结果。设计中引入了新的设计思想和方法 ,通信协议与现有地面站兼容 ;3 .完成了信道编码、解码环路的地面试验 ,结果表明信道编码、解码系统的技术指标完全符合空间太阳望远镜的要求。在理想无噪声条件下 ,闭环试验数据传输结果无误码 ,数据传输率达 60Mbps,是目前国内科学数据传输系统码速率     

基于直方图规定化的太阳图像增强方法

太阳图像中包含了各种不同尺度、不同结构以及不同亮度的活动现象,它们都是实测太阳物理的研究目标。这些活动现象经常使图像显示的跨度过大,导致图像暗弱细节结构被隐藏。对于地基望远镜,由于地球大气对观测数据的影响,也造成图像整体对比度下降。这些都不利于人们直观地从图像中发现感兴趣的太阳活动现象或结构特征。针对这些问题,运用直方图规定化的方法对实测太阳物理中常遇到的几类观测目标图像(太阳极紫外像,太阳光球黑子像,色球活动区像以及色球日珥像)进行处理,通过瑞利分布、双高斯分布以及三重瑞利混合分布等直方图形式,实现对这几类图像的显示对比度增强。通过对空间望远镜太阳动力天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)的极紫外太阳像和1 m新真空太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)的色球和光球像的处理展示了该方法的处理效果。结果表明,方法可以有效提高各类太阳活动现象的显示度,便于人们在研究初期发现感兴趣的活动现象。     

1米太阳望远镜光轴变化实测

针对1 m太阳望远镜导星镜光轴与望远镜光轴在跟踪过程中的相对变化对光电导行系统的影响,从数值模拟和实测两方面进行了深入分析.首先介绍1 m太阳望远镜及其光电导行系统的基本结构,并建立主镜镜筒的基本有限元模型,分析弯沉随镜筒指向高度的变化规律,模拟有弯沉存在时引入的跟踪误差及变化规律.然后根据该望远镜的系统结构,提出了望远镜光轴相对于导星镜光轴变化的实测方法.最后通过实测数据获得了望远镜光轴相对于导星镜光轴变化随镜筒指向高度的变化规律.     

云南天文台太阳望远镜光学系统的光学传递函数检验

摘要：给出了太阳光谱望远镜光学系统成像质量的测定方法．以及给出了我们用星光作为目标来测定望远镜光学系统传递函数时必须考虑的条件和理论基础。实测结果给出望远镜空间分辨率的上限为0．6“，95％光能集中度在1．2“以内。