吉林天文观测基地光学观测环境及相关研究进展

地基光学天文望远镜是人类探索与研究宇宙的重要手段, 对已有地基光学台址的光学观测环境进行监测分析, 可以为后期设备针对性改造以及观测者调整观测策略提供参考依据, 对提升地基光学设备的观测效能具有重要的意义. 吉林天文观测基地(简称``基地'')隶属于中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站, 位于吉林省吉林市大绥河镇小绥河村南沟约5 km处(东经126.3^\circ, 北纬43.8^\circ, 海拔高度313m). 基地大气视宁度均值范围约为1.3$''$--1.4$''$、天顶附近V波段的天光背景亮度为20.64magcdotarcsec^-2、年晴夜数最高可达270余天, 具有良好的天文观测条件. 吉林天文观测基地于2016年投入运行, 现有1.2m光电望远镜、迷你光电阵列望远镜、大视场光电望远镜阵列、新型多功能阵列结构光电探测平台等多台(套)光电望远镜设备. 利用上述设备, 主要围绕空间目标探测与识别、精密轨道确定、光电探测新方法以及变源天体的多色测光等开展相关研究工作, 与多家国内高校及科研院所保持着良好的合作关系.     

Mini-GWAC控制系统的故障诊断专家系统

地基广角相机阵是中法合作空间多波段变源监视器天文卫星的地基观测设备,Mini-GWAC是其预研和补充项目。针对Mini-GWAC望远镜阵列,从故障诊断方法、技术设计方案和故障诊断研究平台等方面展开,详细叙述了故障诊断系统的研究及设计过程。该系统基于Mini-GWAC望远镜平台,采用专家系统理论和故障树分析相结合的方法开展故障诊断专家系统的研究。研究成果对提高望远镜的可靠性,降低维护成本,提高观测效率有重要意义,同时为实现在其他望远镜上的应用增加技术积累。     

IRAS04000+5052:一个与HII区成协的近红外变源

IRAS04000+5052的光学对应体在POSS的E片上是一个展源.我们利用北京天文台2.16m望远镜加红敏CCD系统对此源进行了VRI波段的观测,发现其R波段图像有明显的延伸,且辐射远强于Ⅴ、Ⅰ波段.用北台1.26m红外望远镜对此源的红外监测结果表明它有较大的近红外光变.根据IRAS流量值和LRS谱,以及其形态特征,我们判断它可能是一个被HII区所包围着的正在形成恒星的年轻天体.     

空间红外天文台

美国东部时间8月25日凌晨1:35:39,美国宇航局在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地,发射了空间红外天文台。红外天文台包括一架红外望远镜,口径85厘米,搭载红外阵列照相机、红外谱仪、多波段成像光电仪,总重865千克,是目前世界上发射的最大的红外望远镜。红外天文台的运行轨道为日心轨道,跟踪地球轨迹前进,周期372天。观测波段为3～180微米,由于地球大气的阻隔,在地面上是无法观测到这个波段的。     

APOSOS项目15 cm光电望远镜故障监测方法研究

为了对海外站点和无人值守望远镜进行动态监测,判断望远镜是否处于正常的工作状态,提出了一种联合使用天文定位数据和轴系定位数据对望远镜的运行状态进行动态监测的方法。该方法对观测得到的天文定位与轴系定位数据进行误差计算,对比分析两种数据的误差范围,判断望远镜的工作状态。利用该方法对亚太地基光学空间物体观测系统项目位于伊朗和巴基斯坦的两台15 cm地基光电望远镜的观测数据进行检验,结果发现:其中1台15 cm望远镜轴系定位中方位角存在较大误差,误差在上百角秒,设备存在问题。通过对比此设备在国内与国外两地观测数据的误差,确定了出现问题的时间和地点。观测站工作人员对望远镜出现问题的报告印证了分析结论,证明了方法的有效性。     

较差相位参考技术：VLTI-PRIMA

简述了窄角天体测量中地面较差相位参考技术在射电波段以及近年来在红外波段的应用。给出了较差相位参考技术计算两颗星之间角距的基本公式;详细介绍了地面上红外波段实现较差相位参考技术VLTI-PRIMA的发展过程,和其结构、主要部件、科学能力,以及达到的目标和局限性。描述了2008年VLTI-PRIMA研制成功后进行的几次试验观测,并给出了与VLTI和NACO成像的比较结果。最后介绍了该工作的展望,如仪器硬件和软件的改进、VLTI第二代仪器GRAVITY的研制,以及根据PRIMA研制的经验,对我国研制仅有窄角天体测量功能的地基中等口径大视场光学望远镜提出几点建议。     

利用光变曲线估计猎鹰九号火箭末级的旋转状态研究

光度观测是地基观测空间目标的主要手段之一,利用光度信息能够估计空间目标的相关特征信息.为了更好地了解空间目标的旋转状态,选取具有代表性的猎鹰九号火箭末级作为研究对象,由其光变信息研究旋转状态.首先利用云南天文台1.2 m光学望远镜获取猎鹰九号火箭末级的光度数据,再对目标星等进行斜距归一化,得到目标光变信息并分析目标星等...     

天文学的GS-WWT时代

如今,天文学已经进入全波段时代。地面和空间的天文望远镜等观测设备从射电、红外、光学、紫外、X射线,一直到伽玛射线,在整个电磁波段上全面地审视着天空。各种望远镜和观测设备积累的观测数据已经达到数百TB（1TB等于1000GB）,很快便会超过PB（1PB等于1000TB）。如何访问和使用这些海量的信息成为了全世界天文学家面临的难题。     

基于直接成像法的多星系统观测

系外行星直接成像探测能够获取系外行星更全面的物理信息,是未来搜寻系外生命的关键技术之一.针对近期地基望远镜高对比度成像观测数据,对新发现的多星候选体进行系统展示.前期,结合地基系外行星高对比度成像设备观测能力,从已发表文献整理的Gaia星表恒星数据中筛选,得到约1000个观测目标.这些目标分布于不同的年轻星团中.近期,使用Palomar天文台Hale望远镜对上述观测目标中的42个目标在K波段开展了高对比度成像观测.这些目标恒星在可见光波段为7.5-14.2019年经过两轮观测,发现了6个多星系统候选体,这些目标在Gaia Data Release 2星表和Gaia early Data Release 3星表中难以确认是单星还是多星系统.     

1m红外太阳望远镜光电导行系统的反馈控制分析

我国正在研制中的1m红外太阳望远镜是目前国内唯一的地平式真空太阳塔,主要用于活动区磁场的精细光谱分析和太阳活动区磁场的时空精细结构研究.要求望远镜必须长时间高精度跟踪太阳(0.3"/30s、1"/10min)才能实现它的科学目标.光电导行是实现望远镜高精度跟踪观测目标的关键控制技术,通过检测观测目标像在图像传感器上的移动量作为反馈控制信号对望远镜实行闭环控制.首先建立了光电导行系统的控制系统模型,然后分析了系统的稳定性能、暂态性能、时域特性、频域特性及跟踪性能,并采用PID控制器对系统进行优化设计,以提高光电导行反馈控制系统的稳定性和跟踪精度.通过计算机仿真设计,采用PID控制算法能实现1m红外太阳望远镜的跟踪要求.     

红外天文观测中望远镜副镜的一种新调制方法

本文介绍一种称作三位调制的望远镜副镜调制新方法。在用望远镜作L和M波段的红外天文观测时,采用这种新调制方法,在一定条件下可以替代望远镜所做的双束转换运动而获得令人满意的结果。对于控制功能不是很强的望远镜,或者进行一些不允许望远镜摆动的特殊观测(如红外偏振测量),这种方法极为有用。本文介绍了这种新调制方法原理和电路,并且使用1.2米红外望远镜比较了用这种新调制方法和用通常的副镜二位调制方法对一组红外标准星的测量结果:在J和K波段;两种方法的结果大体相同,在L波段,新调制方法显示出明显的优越性。     

中国“宋”项目:一个全球自动化观测网络

在技术发展和科学需求的驱动下,天文数据获取的方式发生了巨大的变化.全自动化的观测网络成为地基时域天文观测研究领域的一种趋势.以中国"宋"项目为例,从科学目标、设计和实现等方面,介绍自动化观测网络的构建与实施.SONG(Stellar Observations Network Group)计划是中国天文界参与的一个国际合作的天文学研究计划,以星震学、疏散星团中的变星研究等时域天体物理现象为主要科学目标.项目以全球布站的全自动观测网络为建设目标,每个站点的核心设备包括1台1 m光学望远镜、高精度和高分辨光谱仪与双通道幸运成像系统.中国自主提出在每个站点增设的1台50 cm双筒(双通道)测光望远镜,共享国际SONG计划的网络平台和基础设施.主要针对这一个由多种设备、多站点构成的地基网络,讨论其技术手段和方法的设计与实现.     

地面红外天文的光度测量和仪器

本文作为调研报告,试图综述红外天文学的发展概况及其研究的意义;简要讨论红外天文学的观测方法,并对在地面光学望远镜上进行红外光度测量所用技术和仪器作详尽评述;并论述红外光度计的信号处理,最后扼要介绍红外天文观测技术的最新发展。     

窄线赛弗特1星系Arakelian564的测光

使用上海天文台 1.5 6m望远镜 ,对窄线赛弗特 1星系Ark 5 6 4进行了时间跨度为 3星期的观测 ,给出了VRI波段的光学观测结果。使用交叉相关方法研究了三个波段之间的时间延迟 ,但是未发现有时间延迟     

未来的地面和空间大望远镜以及我国目前的大项目

目前 ,已有 1 0架口径 8～ 1 0m的地面大望远镜建成并投入科学观测。在近红外波段 ,自适应光学和干涉术已在大望远镜上获得成功。Hubble空间望远镜发射至今已逾 1 2年。为了研究早期宇宙 ,探测类地行星等 ,2 0 0 2年 9月NASA已与TWR公司签约 ,研制口径≥ 6m的下一代空间望远镜JWST ,计划2 0 1 0年发射。许多口径 30～ 1 0 0m的地面未来巨型望远镜FGT项目已经提出。本报告 ,也介绍了我国正在研制或预研中的三个大项目 :LAMOST、FAST和SST ,这些项目虽较小 ,但完成后都会对天文学的一个方面作出有份量的贡献。最后 ,报告人建议我国参与到与国外合作研制FGT或NGST的工作中 ,特别强调要有天文学家和工程专家参与进去     

红外波段太阳观测技术方法研究

1m红外太阳塔是我国未来重点发展的地面太阳观测设备，本文的所有工作均围绕着与此相关的红外波段太阳观测技术方法展开。1．针对望远镜实验平台－云台太阳光谱仪，建立了光谱仪分光流量,工用多种实验手段验证了其可靠性。利用该模型计算了Fe Ⅰ1.56μm红外太阳光 谱的分光流量，分析了实验观测的可行性及改进方案。2．针对探测器实验平台－PtSi红外焦平面阵列相机，建立了FeⅠ1.56μm光谱观测信噪比模型，模拟了各种噪声对观测的影响。在此基础上，在国内首次成功进行了FeⅠ1.56μm红外太阳光谱的面阵观测实验。3．在红外观测实验所处的高背景低对比度条件下，讨论了红外太阳光谱观测的图像处理方法，分析了观测中出现的干涉条纹的来源及解决办法，初步建立起了一整套红外太阳光谱与成像的定标方法和图像处理方法。4．首次利用PVA材料，设计研制了一套FeⅠ1.56μm近红外Stokes参量偏振仪，并将该偏振仪安装在美国国立天文台McMath望远镜上进行了观测实验。针对一太阳黑子，通过扫描进行了二维的Stokes参量观测。同时建立了一套从Stokes参量反演磁矢量场的方法，并将反演的结果与怀柔太阳磁场望远镜的观测结果进行了比对。5．针对1m红外太阳塔的太阳光谱仪系统，给出了垂直多波段光谱仪和红外大色散光谱仪的光、机初步设计。6．针对1m红外太阳塔的科学目标，提出了多波段光谱仪探测器系统方案，对红外大色散光谱仪所使用的红外探测器也进行了初步方案设计。     

基于无线触屏平台的阵列式望远镜控制系统

地基广角相机阵(Ground-based Wide Angle Cameras,简称GWAC)是中法合作SVOM(Space Variable Objects Monitor,空间多波段变源监视器)天文卫星的地基观测设备,Mini-GWAC是其预研和补充设备.针对Mini-GWAC望远镜阵列,介绍了一种基于无线触屏平台进行操控的阵列式望远镜控制系统的设计与实现.从控制系统原理、系统硬件结构、软件设计、实验和测试等方面展开,详细叙述了该系统的开发及实现过程.该系统以基于Win CE系统的触控一体机为上位机,无线收发模块和可编程逻辑控制器(PLC)为核心,具有低成本、数据传输可靠、操作简单等优点,并较好地实现了在Mini-GWAC阵列式望远镜上的应用.     

近邻星系恒星形成区光谱观测研究

近年来随着国际8~10 m口径望远镜数目的不断增加,4 m及以下口径望远镜已成为中小型望远镜.如何利用中、小口径望远镜做出有影响的科学成果,须做到"有所为,有所不为".为此,自2013年开始针对国家天文台2.16 m望远镜推出了重点课题支持计划.介绍的"近邻星系恒星形成区光谱观测研究"为2.16 m望远镜支持的3个重点课题之一.它将利用2.16 m望远镜3 yr、每年30个暗夜或灰夜的观测时间,开展20个近邻、大星系中多个恒星形成区、平行星系主轴方向和垂直主轴方向的光谱观测,获得一个有显示度的、科学意义重要的近邻星系恒星形成区和径向分布的光谱样本.同时该课题还利用6.5 m多镜面望远镜(MMT)的观测时间,开展近邻、特大星系的恒星形成区的光谱观测.利用2.16 m望远镜和MMT望远镜观测得到的星系不同区域的光谱数据,结合已有的紫外、光学、红外波段宽带滤光片数据和BATC(Beijing-Arizona-Taiwan-Connecticut)15个中带滤光片数据,可开展星系尘埃消光、恒星形成率、金属丰度和星族特性二维分布等方面的研究;开展星系二维特性和星系形态、星系环境关系的研究.将介绍这个重点课题的科学意义、星系样本的选取、光谱观测策略和星系NGC 2403的光谱观测和初步研究结果.     

窄线赛弗特1星系Arakelian564的测光

使用上海天文台1.56m望远镜，对窄线赛弗特1星系Ark564进行了时间跨度为3星期的观测。给出了VRI波段的光学观测结果。使用交叉相关方法研究了三个波段之间的时间延迟，但是未发现有时间延迟。     

佘山1.56米望远镜与SLR望远镜旋转不动点的测量

佘山1.56米光学望远镜观测站与卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)观测站是进行天文地球动力学研究的重要观测站。应用这些观测站进行空间测量需要这两个观测站在空间的准确坐标。为此重点介绍了1.56米望远镜与SLR望远镜旋转不动点的观测方案和计算方法。归心结果经确认达到厘米精度,能够实施相应的观测任务。