一种太阳活动区高分辨力层析成像望远镜装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳活动区观测技术领域，特别是针对太阳表面活动区进行高分辨力 观测和多光谱层析成像观测技术领域。
【背景技术】
[0002] 太阳大气具有层状结构，由内而外分为光球、色球、过渡区和日冕。太阳耀斑和日 冕物质抛射等爆发活动贯穿整个太阳大气，尽管太阳大气每个高度层都有自己独特的物理 特性，但其通过热流动，磁场能量和物质运动紧密地联系起来，因此太阳大气应该被看作一 个三维整体。太阳大气不同层具有不同温度和物质，向外辐射不同频率的电磁波。
[0003] 随着太阳物理学进步，人类对太阳研究在时间尺度、空间尺度及光谱精度等方 面提出更高的要求，因此，对太阳望远镜装置也提出了更高的时间分辨力、空间分辨力和 光谱分辨力需求。当前，太阳望远镜口径不断增大，集光能力和理论空间分辨力得到提 高。然而，由于大气湍流的影响，大口径太阳望远镜在可见光波段观测时的最好效果，只 相当于一台口径约为10厘米的小口径望远镜在衍射极限时的观测效果，因此，大口径太 阳望远镜实际观测能力并没有随着口径增大而明显提高；为了克服大气湍流对望远镜成 像质量造成的影响，世界上各大口径太阳望远镜相继配备了太阳自适应光学系统，如美 国1.6米太阳望远镜NST配备了 97单元太阳自适应光学系统（AdaptiveOpticsatthe BigBearSolarObservatory:InstrumentDescriptionandFirstObservations),德 国1.5米太阳望远镜GREGOR配备了 256单元太阳自适应光学系统（Thel.5metersolar telescopeGREGOR,Astron.Nachr,Vol. 333,No. 9,pp: 796 ~809, 2012) ?正在筹建中的美 国4米太阳望远镜ATST也采用1369单元太阳自适应光学系统校正大气像差（HighOrder AdaptiveOpticsSystemReferenceDesignPerformanceModeling,ATSTProject Documentation,TN-0073,RevisionA, 2006),欧盟多国共同筹建的4米太阳望远镜EST 也需要采用太阳自适应光学系统作为太阳望远镜高分辨力观测的组成部分（Wavefront SensingandWavefrontReconstructionforthe4mEuropeanSolarTelescope,Proc. OfSPIE，7736:77362J，2010).因此，太阳自适应光学系统已经成为太阳望远镜装置获得高 分辨力观测的必须手段之一。
[0004] 然而，为了获得太阳表面活动区在不同太阳大气高度的不同形态，以及太阳活动 在不同太阳大气高度的演化过程，仅仅采用集成太阳自适应光学系统的望远镜装置对太阳 活动区进行高分辨力观测是不够的，还需要对太阳表面进行多光谱层析成像观测。当前，国 内外较大口径太阳望远镜装置已经或即将安装太阳自适应光学系统，能够实现对太阳活动 区进行高分辨力观测。然而，传统太阳望远镜仅能够观测太阳活动区在特定太阳大气高度 的表现形式是不够的，为了建立太阳活动区在太阳大气不同高度的产生、发展、壮大的演变 过程，需要对太阳活动区在不同太阳大气高度表现形式进行观测，建立太阳活动与太阳大 气结构水高度变化的函数关系。虽然太阳大气每个高度层都有自己独特的物理特性，但太 阳大气不同层具有不同温度和物质，向外辐射不同频率的电磁波。因此，可以通过对太阳活 动区不同光谱观测实现太阳活动在不同太阳大气高度的表现，可以得到太阳活动区的瞬时 三维结构以及太阳活动形式的发展过程，为实现对太阳活动的预警和预报奠定数据基础。
[0005] 但传统太阳望远镜配备太阳自适应光学系统后无法实时获得更高分辨力的观测 图像，且观测结果仅针对特定太阳大气高度太阳活动区。这限制了研究人员利用大口径太 阳望远镜获得太阳活动区在太阳大气中的三维结构，以及在太阳大气不同高度的形态、发 展、演化过程和趋势，
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种太阳活动区高分辨 力层析成像望远镜装置，实现更高分辨力实时观测能力和大视场观测能力，为太阳活动的 数学模型建立、太阳风暴演化的预报和预警提供重要依据。
[0007] 本发明解决上述的技术问题采用的技术方案是：一种太阳活动区高分辨力层析成 像望远镜装置，包括光学望远镜系统、太阳自适应光学系统、多光谱层析成像系统、图像复 原及数据融合系统；
[0008] 光学望远镜系统，包括轻质蜂窝主镜、次镜、中继反射镜组、主镜室、主镜温控系 统、热视场光阑及温控系统、镜筒结构和机架结构；其中，轻质蜂窝主镜被安装于主镜室上， 并作为整体与次镜、中继反射镜组共同依附于镜筒结构和机架结构上，通过镜筒结构与机 架结构连接为一体；入射光束首先经过轻质蜂窝主镜反射后在主镜的焦点位置形成实焦 点，并继续向前传播至次镜的反射面，次镜为有焦反射镜，再次将光束反射，并形成观测焦 点；中继反射镜组对次镜反射光进行合理编排，使得观测焦点能够进入观测室，便于在光学 望远镜观测室；主镜温控系统位于主镜室中，并通过主镜室的支撑结构将轻质蜂窝主镜支 撑在上方；主镜温控系统通过向轻质蜂窝主镜面板背板吹较低温度冷媒，使轻质蜂窝主镜 背板温度降低，并进一步降低轻质蜂窝主镜面板温度，达到缩小轻质蜂窝主镜镜面与周围 环境空气之间温度差，并最终实现对轻质蜂窝主镜镜面视宁度效应的控制；同时，主镜温控 系统对轻质蜂窝主镜的温度控制，也能够实现轻质蜂窝主镜镜体的温度均匀分布，从而抑 制由于温度分布不均匀导致的热变形效应；热视场光阑及温控系统位于光学望远镜系统主 焦点位置处，热视场光阑限制光学望远镜系统成像视场，并通过对光学望远镜系统成像视 场的限制，限制进入望光学望远镜系统的能量，避免次镜及中继反射镜组变形甚至损坏，也 保证光学望远镜系统的成像质量；热视场光阑仅在光学望远镜系统在白天对太阳活动区进 行观测时需要使用，通过热视场光阑对成像视场的限制，限制进入次镜和中继反射镜组的 太阳光辐射强度，从而保证光学望远镜系统的成像质量；热视场光阑温控系统对热视场光 阑进行冷却，冷却途径为通过将低温液体冷媒注入热视场光阑腔体内，对热视场光阑进行 降温，并回收冷却废液，形成循环系统，最终实现热视场光阑与周围环境空气温度平衡，控 制光学望远镜内部视宁度效应，保证光学望远镜系统的成像质量；热视场光阑及温控系统 位于光学望远镜主焦点处，固定于光学望远镜镜筒结构上；热视场光阑温控系统通过冷媒 输送和回收管道与热视场光阑进行连接，实现对热视场光阑的温度控制，热视场光阑温控 系统自身则固定于镜筒结构上；
[0009] 太阳自适应光学系统，位于光学望远镜系统的观测焦点之后，由准直器、高速倾斜 反射镜、可变形反射镜、波前探测器及性能评估器组成；准直器位于光学望远镜系统的观测 焦点之后，用于将会聚光束准直成平行光，准直后的平行光束分别进入高速倾斜镜、可变形 反射镜和波前探测器，分别用于校正倾斜像差、高阶大气像差以及波前畸变探测；性能评估 器根据校正后的波前探测器的波前测量结果，计算太阳活动区高分辨力层析成像望远镜装 置点扩展函数，并作为后端图像复原和数据融合系统的依据，获得更高分辨力的图像复原 结果；太阳光束经过太阳自适应光学系统波前校正后，进入多光谱层析成像系统中；
[0010] 多光谱层析成像系统，按照成像光谱波长范围不同分为可见光波段层析成像模 块、近红外波段层析成像模块及红外波段层析成像模块；多光谱层析成像系统位于太阳自 适应光学系统后端，经过不同光谱限制范围的分光镜后分别进入可见光波段层析成像模 块、近红外波段层