“給地球做CT”！南極度夏考察科研成果豐碩

“雪龍”號(hào)極地科考破冰船4月上旬已返回上海，而“雪龍2” 號(hào)預(yù)計(jì)6月回國(guó)。本次南極度夏考察科研成果豐碩，尤其是在地面綜合地球物理探測(cè)方面。打個(gè)形象的比方，就是科考人員在南極給地球做了個(gè)CT。

地球物理探測(cè)是通過觀測(cè)地球物理場(chǎng)的分布和變化規(guī)律，來揭示地下物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)過程的一門綜合性探測(cè)技術(shù)。在南極做地球探測(cè)，除了考慮綠色環(huán)保的理念外，還需要考慮設(shè)備在南極這種低溫以及冰雪地表環(huán)境的適應(yīng)性。

中國(guó)第41次南極考察隊(duì)隊(duì)員 劉國(guó)峰：在基巖出露區(qū)和海陸交匯處，我們主要采用了無人機(jī)搭載的航空伽馬能譜儀和地表的磁力梯度儀開展探測(cè)工作。在冰蓋上，我們主要采用了電磁和地震探測(cè)的方法，其中主要是地震探測(cè)的方法。說到地震探測(cè)，它是需要一個(gè)震源激發(fā)地震波，地震波在冰蓋和冰下基巖內(nèi)傳播，遇到界面以后它會(huì)反射回地表，我們?cè)诘乇聿荚O(shè)了檢波器來接收這些反射回地表的地震波，以實(shí)現(xiàn)對(duì)冰蓋和冰下基巖的探測(cè)工作。

劉國(guó)峰介紹，通過對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的精細(xì)化處理，可以把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成地質(zhì)模型，從而獲得冰蓋和冰下基巖的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造信息。通過這些信息，可以劃分冰蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、判斷冰蓋的運(yùn)動(dòng)方向和潛在的移動(dòng)速度，這些要素關(guān)系到全球的氣候變化，同時(shí)，還可以為基巖、冰芯以及冰下湖的鉆探等提供選址支撐。

南極中山站開展光學(xué)等空間監(jiān)測(cè)工作

在我國(guó)南極中山站，今年，科考隊(duì)員持續(xù)開展光學(xué)和射電波段的空間監(jiān)測(cè)工作，部署一套大口徑自動(dòng)跟蹤的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和新的天文觀測(cè)倉(cāng)，從而進(jìn)一步提高空間碎片威脅預(yù)警，支持全球化太空治理。

據(jù)了解，空間碎片主要在低軌道區(qū)域活動(dòng)，極地軌道和太陽(yáng)同步軌道的空間碎片分布最為密集。而極區(qū)是地球開向太空的窗口，南極是監(jiān)測(cè)空間活動(dòng)最理想的地基平臺(tái)。目前，我國(guó)南極中山站已建成四臺(tái)固定指向的光學(xué)空間碎片望遠(yuǎn)鏡和一臺(tái)射電天文望遠(yuǎn)鏡。

中國(guó)第41次南極考察隊(duì)隊(duì)員 張毅：我們本次南極科考的主要任務(wù)是部署一臺(tái)大口徑、可無人值守的自動(dòng)跟蹤光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，對(duì)空間碎片目標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步完善我國(guó)的極地空間碎片監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

張毅介紹，南極地區(qū)大氣環(huán)境非常適合天文觀測(cè)，并且極夜時(shí)間較長(zhǎng)，是實(shí)現(xiàn)光學(xué)空間碎片監(jiān)測(cè)的理想地區(qū)。但同時(shí)，由于南極氣候惡劣，暴風(fēng)雪等極端天氣時(shí)有發(fā)生，為空間碎片監(jiān)測(cè)帶來了較大困難。為了實(shí)現(xiàn)全球化空間碎片監(jiān)測(cè)，以及與其它天文臺(tái)的聯(lián)合觀測(cè)，對(duì)目標(biāo)追蹤和網(wǎng)絡(luò)通信提出了更高要求。

中國(guó)第41次南極考察隊(duì)隊(duì)員 張毅：中山站的空間碎片監(jiān)測(cè)望遠(yuǎn)鏡均在仙女峰上，該位置海拔高并且兩面朝海，風(fēng)力相較于站區(qū)位置更強(qiáng)。極夜期間，科考隊(duì)員經(jīng)常需要在-30℃的條件下長(zhǎng)時(shí)間工作。我們今年部署的望遠(yuǎn)鏡，光學(xué)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；同時(shí)，我們新安裝了一個(gè)觀測(cè)倉(cāng)，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)空間碎片望遠(yuǎn)鏡和射電天文望遠(yuǎn)鏡的遠(yuǎn)程控制和全天候監(jiān)控。

張毅介紹，空間電磁環(huán)境的狀況是太空治理的關(guān)鍵一環(huán)。由上海師范大學(xué)和極地中心合作建設(shè)的射電天文望遠(yuǎn)鏡，可以監(jiān)測(cè)空間電磁環(huán)境，觀測(cè)一定頻域內(nèi)的天文分子譜線。同時(shí)，今年射電天文望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)系統(tǒng)將進(jìn)一步升級(jí)，升級(jí)后，能夠?qū)崿F(xiàn)更高頻率的電磁信號(hào)觀測(cè)。