科技日报记者 金凤
太阳，这颗距离地球最近的恒星，源源不断地为地球提供光和热。然而，这颗演化了46亿年的星球，还存有诸多未解之谜，静待人类探索。
如今，人类对太阳的观测仰望，又多了一双“慧眼”。
6月24日，国家重大科研仪器研制项目“2.5米大视场高分辨率太阳望远镜”（WeHoST）在四川稻城启动建设配套项目，预计2027年望远镜完成装调并投入试运行。望远镜建成后，将是目前全世界最大的轴对称太阳望远镜。
揭开太阳“成长”之谜的同时，该望远镜也将在超新星、伽玛暴、黑洞潮汐瓦解及恒星耀发等时域天文学观测方面探索更多未知答案。
大口径、高分辨率，可看清太阳活动区和太阳爆发全貌
太阳爆发是灾害性空间天气的源头，太阳一旦“打喷嚏”，对人类的航空航天活动，电力、通讯、导航等，都会形成干扰。有数据显示，太阳爆发每次释放的能量相当于上百亿枚原子弹爆炸。
“目前太阳研究的焦点问题之一是太阳爆发的物理机制，比如太阳为何会爆发，太阳爆发是如何释放能量的，太阳爆发对地球会产生什么影响。”WeHoST项目负责人、南京大学天文与空间科学学院教授丁明德介绍，WeHoST的科学目标就是观测研究太阳活动区的起源和演化，以及太阳爆发现象，特别是太阳耀斑和日冕物质抛射的特征和机制。
工欲善其事，必先利其器。“目前已有的大型太阳望远镜镜视场小，虽然能够清晰观察到太阳表面小尺度的精细结构，但对于研究太阳活动区和太阳爆发活动还远远不够。而WeHoST最大的特点就是既有大视场又有高分辨率，可以看到太阳爆发全貌。”中国科学院院士、南京大学天文与空间科学学院教授方成表示，WeHoST的观测视场扩大到7角分，可以看到太阳表面直径30万公里范围内的太阳活动，比现有的太阳望远镜扩大了三到四倍，能够覆盖整个太阳活动区。
视场扩大的同时，WeHoST的分辨率也达到0.1至0.3角秒。“这相当于可以看得清太阳表面70至200公里范围的太阳局部的精细结构，比目前国内国际一般中小型太阳望远镜的分辨率提高了三至五倍。”丁明德介绍，这对于观测太阳爆发的动力学过程将提供更好的观测数据。
而作为未来全世界最大的轴对称太阳望远镜，WeHoST可同时对太阳光球层和色球层的磁场进行更精准的观测。“太阳的绝大部分物质是高温等离子体，太阳的物态、运动和演变都与磁场密切相关。太阳磁场是研究太阳活动最重要的物理量之一。”丁明德说。
攻关四项关键技术，构建天地一体化太阳观测网
茫茫太空中，两颗来自中国的太阳观测卫星交相辉映，一颗是2021年发射的太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，一颗是2022年发射的先进天基太阳天文台“夸父一号”。
既然已经有卫星可以近距离观测太阳，为何还要建地面望远镜？丁明德表示：“相较于空间科学卫星，地面望远镜可以做得更大，使用寿命更长，而且观测的波段不同，WeHoST可以最多以6个波段同时观测太阳光球层和色球层的磁场、光谱和太阳单色像。”
方成表示，WeHoST建成后，还可以不断迭代和升级，根据科研需求，增加新的终端设备，与太阳观测卫星配合起来，支撑建立我国天地一体化太阳立体观测网。
“目前团队正在攻关、逐步验证四项关键技术，其中最大的技术难题就是控制太阳照射带来的热量。”南京大学天文与空间科学学院高级工程师李臻介绍，太阳照射到WeHoST镜面的热量可达5000瓦，几秒钟就可以将1升水从常温加热至沸腾。虽然镜面本身可以反射90%以上的热量，但仍将吸收约500瓦的热量。
“这部分热量将使镜面温度升高，容易让镜面变形，降低光学系统像质指标；同时镜面温度高于空气温度，与镜面上方空气出现热对流，容易出现局部湍流，降低镜面上方大气的视宁度。”李臻介绍。
而反射的约4500瓦热量，也将集中到主镜的主焦点处。为解决望远镜的散热问题，中国科学院南京天文光学技术研究所团队，采用镜面背部制冷技术，在背部均匀布置200多根气管，组成阵列，以喷射冷风的方式带走镜面吸收的太阳能，同时还采用自主研发的专利技术，吸收主焦点附近的多余能量，通过控制制冷液的温度和流速实现降温，确保望远镜长期稳定运行。
想获得高分辨率的太阳观测图像，需有天时地利人和。方成介绍，此前中国科学院云南天文台团队联合国内有关单位历时10余年在全国各地选址，最终确定了海拔4700米的稻城县无名山。该地具有优良的大气宁静度和太阳观测条件，建成后将是世界上海拔最高的太阳观测台站。
在此基础上，科研团队又采用地表层自适应光学技术，以克服地球大气扰动对图像质量的干扰，进一步提高观测分辨率。
“目前，望远镜主体还在研制中，团队还在攻克双波段多狭缝磁场测量、多波段成像等技术，预计2026年底完成配套项目基建及望远镜总装，并进行整体性能调试。”李臻说。
