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AIMS望遠鏡塔樓。國家天文臺供圖

10月17日，中國科學院國家天文臺舉辦“用于太陽磁場精確測量的中紅外觀測系統”（AIMS）研制總結暨未來科學規劃研討會。

自2015年啟動研制以來，AIMS課題負責人、國家天文臺研究員鄧元勇帶領團隊，歷經冷湖選址、核心技術自主研發、高原施工，克服設備采購受限、缺氧、低溫故障等重重困難，以“十年磨一劍”的執著，建成全球首臺太陽磁場精確測量中紅外觀測系統，填補了國際中紅外太陽磁場觀測的空白。

《中國科學報》從此次會議上獲知，AIMS望遠鏡已從建設階段正式轉入科學產出階段。

挺進太陽探索的“無人區”

“我們不做國際上已有、自己只能當‘老二老三’的設備，而是追求原創突破。”投身太陽物理前沿，鄧元勇有一種開拓者的決心，“別人沒做過的，我去做，不怕失敗。因為不失敗的東西，人家早就做成了。”

實現太陽磁場的精確測量，正是他心中那座最值得攀登的科學高峰。

太陽磁場是驅動耀斑、日冕物質拋射等劇烈活動的“能量總開關”，其精確測量是理解太陽乃至恒星物理的核心，也是預警空間天氣的關鍵。20世紀末，學界認識到，僅靠提高分辨率“看得清”遠遠不夠，就像用高清相機拍照，只能看清太陽磁場的“樣子”，卻無法準確測量其“強弱”，尤其是那些微弱卻至關重要的磁場。

為此，鄧元勇團隊自2005年起便前瞻性探索紅外波段觀測。傳統太陽望遠鏡多集中于可見光，團隊瞄準了8至14微米的中紅外“大氣窗口”。在此波段，大氣擾動影響更小、成像更穩定，有望實現前所未有的磁場測量精度。

面對地面中紅外觀測探測器敏感、背景輻射強等巨大挑戰，2014年，團隊正式提出AIMS望遠鏡，并獲國家重大科研儀器項目（部門推薦）支持，于2015年啟動研制。“只為取得高水平的原創成果，搶占太陽物理領域的科技制高點。”鄧元勇初心明確。

純“手搓”原創儀器

AIMS望遠鏡實現了太陽磁場直接測量方法的突破，通過12.3微米中紅外波段觀測，利用超窄帶傅立葉光譜儀直接測量塞曼裂距，將磁場測量精度提升至優于10高斯量級。

鄧元勇介紹：“AIMS望遠鏡核心部件全面國產化。望遠鏡采用離軸光學系統設計，紅外光譜和成像終端（含探測器芯片）及真空制冷系統等全部部件均為國產，體現了我國天文儀器的自主創新能力。”

技術負責人、國家天文臺研究員王東光介紹，偏振測量是揭示太陽矢量磁場的關鍵技術，團隊在可見光波段研究方面已有40余年的深厚積累。然而，在AIMS望遠鏡中，他們面對的是全新挑戰——12.3微米中紅外波段的偏振測量技術在國內尚屬空白，國際上也鮮有報道。

團隊不得不從零開始研發所需的光學元件。深入調研后，他們最終確定CdSe（硒化鎘）晶體為理想的偏振光學元件，并逐步摸索出一套完整的加工工藝。“剛開始用傳統工藝拋光時，表面劃痕累累。”王東光說，“經過不斷改進，我們終于得到了理想的偏振片。”

“又回到了那個親手造儀器的年代。”這與當年前輩們從采集原材料、手工打磨元件起步的創業期類似。這種跨越時空的境遇仿佛一種無聲的傳承，敢為人先、自力更生的科學精神延續了下來。

與此同時，團隊研制出國內首臺用于中紅外波段的橢偏儀檢測系統，開發了國際最大口徑的CdSe波片，為我國未來中紅外偏振測量技術的發展打下堅實基礎。此外，AIMS望遠鏡還配置了8至10微米的終端成像系統，是我國首個在該波段觀測的天文設備。

落戶冷湖，艱辛超乎想象

身處青海冷湖賽什騰山頂，常年與星空為伴的王東光仰望銀河橫亙天際，內心深受震撼：“我從來沒有見過如此壯麗的星空，那一刻，所有跋涉都值得。”

為尋找適合中紅外波段觀測的理想臺址，國家天文臺團隊歷經多年踏勘青藏高原。2018年，冷湖進入視野——這里空氣極度干燥，冬季水汽中位值低至2.1毫米，清晨大氣穩定，是紅外波段觀測太陽的絕佳之地。2019年7月，團隊決定將AIMS望遠鏡落戶冷湖賽什騰山。

即使知道通往理想之地的路格外艱難，鄧元勇也這樣問自己：“天文學家還怕苦嗎？”

但冷湖的艱辛遠超想象。當時山上尚無道路，連車都上不去，全靠科研人員徒步攀爬。2020年基建開工、2022年底主體建成、2023年初進入試觀測，作為冷湖天文基地首個簽約落地的國家級項目，團隊走過了“從零建站”的艱難歷程。

團隊成員、國家天文臺副研究員包星明回憶，他們曾經歷過零下幾十攝氏度的嚴寒、每秒近30米的狂風曾把活動板房吹轉90度，廁所被凍成冰窖；1噸水運上山要160元，用水成了奢侈的事；高原缺氧、山路險峻，車輛常因塌方受阻，科研人員徒步6公里、攀爬近900米高差是家常便飯。

撐過“至暗時刻”

2022年6月，AIMS望遠鏡主體運抵冷湖，進入關鍵調試階段。但設備在低海拔測試時性能良好，可一上高原，光學質量卻大幅下降，遠未達標。

團隊成員、“90后”科研人員沈宇樑回憶：“整整兩個月，我們反復排查裝調、應力、環境因素，甚至拆解全部組件，毫無頭緒。”每天清晨上山、深夜返回，進度停滯的壓力讓他們進入倍感焦慮的“至暗時刻”。

沉浸于探索之中，他們也自得其樂。在零下15攝氏度的環境中進行光學干涉測量，團隊不得不開著風扇攪動空氣，以便消除局部熱對流，保證氣流穩定。沈宇樑笑言：“鼻涕流出來直接凍住。”一張三人鼻涕結冰仍專注測量的照片，后來被他發給女友，換來一句“哈哈哈”。

真正的突破來自堅持。2022年9月底，問題終于鎖定——低溫導致黏接鏡片的膠體收縮，引發鏡面微小變形。團隊迅速將設備運回西安，在低溫環境下更換耐寒膠體，重新裝調。

2023年4月，改進系統通過測試，具備再次上山的條件。此后，在望遠鏡與傅立葉光譜儀對接這場“看不見的戰斗”中，他們又迎來“最緊張的時刻”——光束不可見，對準全靠間接測量與反復校準。

2023年7月15日，首次成功接收到太陽光譜圖像，所有人緊繃的心弦終于松弛下來，開心得笑出了聲。王東光拍下一張“初光”照片，成為項目最重要的里程碑。“那天我興奮得一晚沒睡。”她說。

此次研討會上，王東光回顧這張照片時，不禁哽咽落淚：“經過AIMS望遠鏡的歷練，我們具有迎接任何挑戰的勇氣！它磨煉了我們的心力，那是攻堅克難的信心、解決問題的耐心、面對壓力的恒心、不怕吃苦的決心。”

據項目團隊介紹，在為期兩年的調試及試觀測期間，AIMS望遠鏡已經積累了一大批有價值的科學觀測數據，有望在太陽三維大氣動力學、耀斑物理等前沿研究方面取得重要進展，部分數據分析和科學研究成果正在整理中。

（原載于《中國科學報》?2025-10-21?第1版?要聞）