[发明专利]一种可共用于太阳活动区观测和夜天文观测的全天时多功能望远镜装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳望远镜装置和夜间夜天文观测望远镜技术领域，特别是针对共用于太阳活动区观测和夜间夜天文观测的全天时多功能望远镜装置。

背景技术

口径大小无论对何种望远镜装置来说都是最重要的性能评价指标之一。定性的来说，望远镜的口径越大，其观测细节的能力越强，即具有更高的空间分辨能力；同时，望远镜装置的口径越大其集光能力越强，口径每增加一倍，集光能力增加3～4倍，更高的集光能力使得望远镜能够以更高时间分辨力以及更高光谱分辨力对太阳活动区或夜间夜天文进行观测。但另一方面，随着望远镜口径的不断增大，其建设复杂性、技术难度、建设费用等呈指数上升，成为限制大口径望远镜装置发展的主要因素。

世界上很多国家先后研制了各种形式、不同用途的太阳望远镜用于太阳观测，口径从几十厘米至几米不等。随着大口径主镜镜面加工和检测技术、望远镜热控技术、自适应光学技术等单元技术的快速发展，现代太阳望远镜无论在主镜口径，以及对太阳观测分辨力和观测精度等方面均有很大提高。大口径太阳望远镜由于具有更高的观测分辨力，能够对各种太阳活动现象的细小结构进行高精度观测，因此成为世界上太阳望远镜的发展方向。进入21世纪，世界各国均发展了多套大口径太阳望远镜观测设备，如德国1.5米口径太阳望远镜GREGOR(The new1.5solar telescope GREGOR:Progress report and results of performance tests,Proc.Of SPIE,5901(590108),2005),美国1.6米太阳望远镜NST(1.6M SOLAR TELESCOPE IN BIG BEAR–THE NST,Journal of the Korean Astronomical Society,36:S125～S133,2003),正在研制中的欧盟4米太阳望远镜EST(Current concept for the4m European Solar Telescope(EST)optical design,Proc.Of SPIE,7733(773336),2010),美国4米太阳望远镜ATST(Design and Development of the Advanced Technology Solar Telescope,Proc.Of SPIE,4853,2003)等，这些太阳望远镜均能够对太阳表面活动区进行高分辨力观测，并配备了复杂的热视场光阑、热视场光阑温控系统、主镜温控系统等设备。为了获取太阳表面活动区更全面的观测信息，太阳望远镜一般装配较多后端观测仪器，主要用于对不同光谱进行高分辨力成像。与夜间夜天文观测望远镜不同的是，太阳望远镜后端仪器光谱观测带宽相对较窄，甚至采用极窄带成像。

另一方面，随着科学及工程应用的不断发展，对夜间夜天文观测的分辨力要求也越来越高，这就要求发展更大口径的夜间观测望远镜。与太阳望远镜不同，夜间夜天文观测望远镜接收能量较低，不需要对入射光能量进行限制，因此其望远镜结构常采用更紧凑光学系统和机械系统设计。且随着口径的不断增大，用于夜间夜天文观测的望远镜主镜也需要温控设备，控制主镜镜面视宁度效应，保证望远镜成像质量。与太阳望远镜相比，虽然温控需求在量级上存在一定差异，但其基本原理和采取的温控系统设计方案是相同的。

根据以上背景描述可知，大口径太阳望远镜设备仅能够在白天对太阳活动进行观测，进入夜晚后，将处于“休息”状态，因此造成高分辨力成像设备的资源浪费。而用于夜间夜天文观测的望远镜，由于设计时没有考虑太阳观测的特点，因此也仅能用于夜间夜天文观测。对于后端仪器设备，两种望远镜更是无法共同使用。为了实现对太阳活动区和夜间夜天文的连续观测，当前需要研制至少两套望远镜系统及其相应的终端设备，造成人力资源、财力资源、使用效率等方面的极大浪费。且随着望远镜口径的不断增大，大口径望远镜设备仅能在白天针对太阳表面活动区或夜间夜天文进行高分辨力观测，无法实现利用同一台大口径望远镜设备实现白天对太阳表面活动区进行高分辨力观测，夜间对夜天文进行高分辨力观测，造成人力资源、财力资源、使用效率等方面的极大浪费，且随着望远镜口径的不断增大，装置复杂性和成本不断提升，较少的观测时间及较低使用效率制约望远镜的进一步发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可共用于白天太阳活动区和夜间夜天文观测的全天时多功能望远镜装置，在不明显增加系统复杂性的前提下，有效扩展望远镜的观测时间，提高望远镜观测效率，节省资源。