AST3南极巡天望远镜 AST3南极巡天望远镜

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南极巡天望远镜AST3

中国南极天文中心在“中国之星CSTAR”成功安装运行后,适时的提出在冰穹A区域安装三台大视场的光学巡天望远镜AST3( three Antarctic Survey Telescopes) 的计划,主要科学目标是开展超新星宇宙学和系外行星搜索等前沿天文课题研究。望远镜主体由南京天文光学技术研究所研制。

AST3由三台装配不同滤光片的赤道式大视场望远镜组成。望远镜采用中国创新设计的折反射式大视场光学系统:入瞳直径500mm、主镜直径680mm,具有短镜筒、消畸变和校正大气色散的优点,视场8.5平方度,配置了目前国际上最大的单芯片10Kx10K的CCD相机,像元分辨率1”。

针对南极巡天望远镜的特殊要求,望远镜光学、结构、控制方面做了精心的设计。首先优化光路结构,使得镜筒短小紧凑、方便运输;采用低膨胀系数的光学材料,减小温度变形对于光学像质的影响;镜筒密封动态充氮气防止镜面结霜;裸露在空气中的望远镜窗口镀导电膜,动态控制温差防结霜。

其次特殊设计增加了轻质随动的圆顶,在不影响望远镜指向跟踪的情况下防雪,保护望远镜;机械机构中使用低温钢材和低膨胀系数的材料。电控元器件都按照南极低温环境特殊定制和测试。控制和数据系统采用多重保护,可以实现自动故障诊断和切换,增加系统的可靠性。为了模拟南极实际的运行环境,望远镜光学部件、机电部件、跟踪系统以及望远镜整体均通过-60~-80摄氏度低温测试,巡天控制设备和数据硬件系统也通过现场仪器舱工作环境测试。

图1. AST3-1望远镜

首台望远镜AST3-1于2011年11月随“雪龙号”起运南极;2012年1月24日中国第28次南极科学考察队员天文科考队员成功安装在冰穹A(图2)。2012年3月15日AST3-1开始远程调试运行,2012年累计观测746小时,拍摄28000多幅照片,60秒曝光的极限星等约19.5等。图3为对NGC 6744 曝光20秒的星图的一部分(1600×1600 像元)。该项目获得2011年国家天文台“十大天文进展”。

AST3 望远镜是目前国际上在南极内陆运行的口径最大的光学望远镜,具有远程控制、指向跟踪、自动调焦、自动巡天和数据处理等功能,其在技术上和望远镜运行上将是我国南极天文台建设和更大口径南极望远镜研制的探路者,昭示中国南极天文台建立向前迈出一大步。

2013年11月12日,第二台南极巡天望远镜顺利通过出所验收,已运往漠河进行越冬调试与试观测,将在2014年起运南极。第三台望远镜正在研制中。

图2. AST3-2望远镜

图3.  28次南极科考4名天文队员和顺利安装调试的AST3-1望远镜(2012年1月)

图4.  NGC6744 曝光时间20秒(1600×1600像元)