国内首次！山东大学团队研制的日冕仪观测到白光日冕像

2月27日，山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登计划创新团队夏利东教授课题组，携手中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和云南天文台利用我国自主研制的50mm白光日冕仪在四川稻城成功观测到太阳白光日冕图像。这是我国首次在国内观测址点获得K冕白光图像。

日冕，太阳大气的最外层结构，根据其光学辐射来源，分为K冕、E冕和F冕三类。其中，K冕为自由电子散射光球的光而形成，E冕为日冕气体离子本身发射谱线的光，F冕则为行星际尘埃粒子散射的太阳光球的光。日冕物质非常稀薄，其K冕白光亮度仅为太阳盘面亮度的百万分之一左右。由于太阳直射光和地球大气散射信号的干扰，在地面上观测太阳K冕非常困难。

勇攀高峰，科技赋能物理观测

早在2018年10月，山东大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所和云南天文台就三家单位就曾联合，利用自主研制的成像光谱日冕仪样机首次观测到太阳E冕图像。

而本次观测所使用的日冕仪是山大受中国科学院云南天文台委托，为其承担的中国科学院战略性先导科技专项——“鸿鹄专项”子课题“日冕仪临近空间搭载实验”任务专门研制的地面样机。仪器设计和研制由学校空间科学研究院夏利东教授领导的太阳大气物理与探测课题组，与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所张红鑫团队合作完成，并与云南天文台林隽团队及刘煜团队共同完成测试任务。该日冕仪的成功研制，表明了我国已经掌握了地基白光日冕仪的设计和制造技术，同时证明了云南天文台四川稻城无名山台址具备开展高水平太阳物理观测的要求。

迎难而上，团队协作共创辉煌

项目推进过程中，困难与挑战并行，各团队一直在积极寻找解决方法。首个问题就是时间紧张。在去年疫情的大环境下，形势更为紧迫。项目正式签订合同是在2020年的8月份，而距项目结题仅有八个月的时间。面临设计、加工及测试的艰巨任务，课题组的几位老师和学生寒假几乎没有休息，才赶在假期结束前完成观测。

另一个问题是关于观测台址。一开始的日冕仪观测台址选择了云南丽江高美古，即2018年课题组成功观测E冕所在的地点。这个地方海拔为3200米，但是在春节前安排的试观测期间，丽江的天气在长达半个月的时间内一直较差，大气的流动在观测中非常明显。所以，研究团队决定将观测台址于春节后转到四川稻城，一方面稻城的海拔更高，达到4800米；另一方面，稻城空气湿度较低，对观测效果影响小。但稻城的台址条件非常艰苦，仅有一个临时小楼，楼内没有任何水电网设施，最后是由云南天文台专门将发电机运至山上。值得一提的是，观测地位于高海拔地区（4800米），非常容易发生高原反应，也非常寒冷。此次项目的具体负责人孙明哲老师高原反应严重，尝试多次仍无法到达观测地点，最终，只能每天观测后将仪器重要部件拆卸下山，让孙明哲老师在海拔较低的稻城县城的酒店内进行精心维护，再由研究生刘大洋和云南天文台的合作老师顶着寒风，克服缺氧的困难，最终共同完成观测任务。

对于此次的成功，山大团队分享了他们的经验。“第一点，对于科研仪器的研制，首先需要考虑足够多的细节。因为一点小失误可能就会导致最终失败。之后就是不断遇到困难，不断解决困难。另一方面，科研合作非常重要，我们的成功是多方努力的结果，各方优势互补，团结一致，才能共同把我国日冕仪及检测技术不断往前推进。”

科研其实就是找出难点并攻克的历程，困难不可怕，能坚持以积极态度不断迎难而上的坚韧精神才叫人敬佩。困难越大，最后的成果可能就越大，甚至即使失败了也不代表没有收获。对此，观测日冕团队也鼓励有志于科研的同学们在遇到困难的时候不气馁，勇攀登，最终在解决困难中不断提升自己的能力。

国内领先，自主研发专业仪器

为了填补我国太阳物理研究和太阳活动监测亟需的日冕光学观测技术的空白，夏利东教授课题组与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的同事们开展了十余年的联合研究，不断推进着我国日冕仪及其检测技术的进步。为了解决日冕仪苛刻的杂散光抑制问题，山大团队在威海校区自行设计建设了国内唯一一家具有国际先进水平的日冕仪装调检测实验室，并以此为平台，形成了多种类型的地基和天基日冕仪的研发能力。到目前为止，主持承担了国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目“大视场白光扩展日冕仪”和国家重大科技基础设施“子午工程二期”“光谱成像日冕仪”等重要研制任务，并参与多个卫星计划的建议和载荷预先研究。

“此次的成功可以说我们的团队在日冕仪研制方面已经处于国内领先的位置，这对于项目组目前正在进行中的项目——国家重大基础设施建设项目“子午工程二期”光谱成像日冕仪的建设及后续争取承担卫星搭载的日冕仪的研制都具有重要的意义。”我国日冕仪的研究起步较晚，但日冕仪是太阳物理和空间天气监测的关键仪器之一，随着我国在轨运行的卫星数目越来越多，空间灾害性天气对卫星的损害事件可能会越来越多，空间天气监测预报的作用会越来越显现。目前我国太阳物理和空间天气预报研究主要是使用国外的卫星数据，但这显然不是长久之计。由此可以看出，我们之所以自主研究日冕仪主要是为了避免将来陷入受制于人的局面。

挑战科学极限，突破技术瓶颈，观测到太阳K冕是众多科研学者共同洒汗的成果，奔赴太阳，向阳而生，山大人亦是开拓路上的微光。