搜寻第二个地球——系外地球(ET)巡天计划

系外地球科学卫星(ET)将通过采用空间大视场超高精度测光这一关键技术在国际上率先突破生命起源中的系外地球存在及其演化这一重大前沿科学问题. ET卫星将在日地拉格朗日L2点晕(Halo)轨道部署由6台广角凌星望远镜和1台微引力透镜望远镜构成的空间天文台,结合凌星法和微引力透镜法,利用空间超大视场和超高精度的光学测光观测,首次发现富有重要意义、被广泛关注的系外地球,并确定其发生率,对目前了解甚少的类地行星和流浪行星进行国际上第一次大规模的种群普查,首次发现流浪地球,并确定其发生率,揭示类地行星和流浪行星起源,为地外生命探寻提供候选者和新方向. ET卫星的观测结果、统计研究以及和对理论的检验将回答系外地球在宇宙中有多普遍,类地行星是如何形成和演化的,流浪行星又是如何起源的这些亟待解决的前沿科学问题.对ET卫星发现的系外地球样本的后随观测,将精确测量其质量、密度和大气成分,有助于深入分析宜居性特征.此外,对ET新发现的大量各种系外行星样本的研究,以及对理论的检验将推动这些种类的行星形成和演化规律的更深入认识, ET的大量高精度、高频次和长基线测光数据将推动星震学、银河系考古学、时域天文学、双星和双星黑洞等领域的研究.

基于漂移扫描CCD技术的南极时域天文观测阵原型机的设计与实现

大视场快速巡天是时域天文学研究的重要观测手段,南极地区每年数月连续黑夜使其成为短时标时域天文学观测的理想台址.在南极工作的光学望远镜需要应对极低气温、无人值守、供电和网络传输受限等严峻挑战.针对上述情况,设计并研制了基于漂移扫描CCD技术的南极时域天文观测阵原型机,其基本思路是:(1)在大视场光学望远镜上安装具有漂移扫描功能的CCD相机,无需驱动机构也能探测到暗弱天体,系统可靠性高;(2)将整个光学望远镜系统和控制处理计算机放置在一个有封窗玻璃和加热设备的可控温圆顶内,系统无需耐低温元器件,建造成本低;(3)在本地进行图像预处理,只将处理结果通过网络发回国内,无需高速网络;(4)利用CCD相机和计算机工作时的散热作为辅助加热措施,能源利用率接近100%,系统功耗较低.2022年10月,口径18 cm的原型机跟随中国第39次南极科考船前往南极中山站,在南极低温环境下已稳定可靠运行大半年,即使面对南极中山站恶劣天气环境(本观测季最低气温-37.3℃,最高风速38.6 m/s),原型机运行稳定,像质优异,体现了漂移扫描CCD技术在极地天文观测领域应用的巨大优势.原型机的试验观测结果为后续在南极建设时域天文观测阵奠定了坚实基础.