中国小望远镜阵CSTAR

      南极冰穹C 已被证实是目前地面上最好的天文观测台址，按地形的相似性，我国科考队员最先登陆的冰穹A很可能会是更好的天文台址，这为我国天文学的发展提供了极好的机遇。2006年底，我国天文学家和天文仪器专家共同提出了首台南极天文设备的研制计划，即中国南极小望远镜阵CSTAR（Chinese Small Telescope ARray）的研制，其中望远镜主体由南京天文光学技术研究所负责研制。

      CSTAR由4台有效孔径100mm的小望远镜阵组成，焦比1.2,视场20平方度，每个望远镜配不同的滤光片，分别是全波段（390nm～880nm）和G(400nm～550nm)、R(550nm～690nm)、I波段(690nm～820nm)，80%光能量集中在2个CCD像素内，像元分辨率15.7"。4台望远镜固定不动，镜筒密封充氮，保护玻璃倾斜且镀导电膜，很好地解决了镜面积雪和结霜的问题。CSTAR主要的科学目标是进行变星监测，获得多波段长时间周期的连续光变曲线，用于暂现天象观测，搜寻系外行星等，另外一个重要功能是Dome A天文台址测量，进行天光背景、云量、透明度和连续晴夜数的测量统计等。2008年1月CSTAR被成功安装在Dome A,3月20号传回首幅星图，在址连续工作了4个冬季，获得了大量南极点附近天区的星图，发现了一批时变天体。另外通过CSTAR的观测数据也获得了DOME A 的连续晴夜数、天空亮度和云层覆盖等重要的天文台址信息。CSTAR在Dome A 所拍摄的每幅星图有近上万颗星，20秒曝光的极限星等也比中纬度台址国家天文台兴隆观测站深约1.5等，显示了Dome A 极好的观测条件。该项目获得2007年国家天文台"十大天文进展"。

            CSTAR 安装在南极冰穹A                                         越冬观测的CSTAR                        CSTAR 所拍的南天极附近冬季星图（I 波段）

南极巡天望远镜AST3

       中国南极天文中心在"中国之星CSTAR"成功安装运行后，适时的提出在冰穹A区域安装三台大视场的光学巡天望远镜AST3( three Antarctic Survey Telescopes) 的计划，主要科学目标是开展超新星宇宙学和系外行星搜索等前沿天文课题研究。望远镜主体由南京天文光学技术研究所研制。

       AST3由三台装配不同滤光片的赤道式大视场望远镜组成。望远镜采用中国创新设计的折反射式大视场光学系统：入瞳直径500mm、主镜直径680mm，具有短镜筒、消畸变和校正大气色散的优点，视场8.5平方度，配置了目前国际上最大的单芯片10Kx10K的CCD相机，像元分辨率1"。针对南极巡天望远镜的特殊要求，望远镜光学、结构、控制方面做了精心的设计。首先优化光路结构，使得镜筒短小紧凑、方便运输；采用低膨胀系数的光学材料，减小温度变形对于光学像质的影响；镜筒密封动态充氮气防止镜面结霜；裸露在空气中的望远镜窗口镀导电膜，动态控制温差防结霜。其次特殊设计增加了轻质随动的圆顶，在不影响望远镜指向跟踪的情况下防雪，保护望远镜；机械机构中使用低温钢材和低膨胀系数的材料。电控元器件都按照南极低温环境特殊定制和测试。控制和数据系统采用多重保护，可以实现自动故障诊断和切换，增加系统的可靠性。为了模拟南极实际的运行环境，望远镜光学部件、机电部件、跟踪系统以及望远镜整体均通过-60~-80摄氏度低温测试，巡天控制设备和数据硬件系统也通过现场仪器舱工作环境测试。

        首台望远镜AST3-1于2011年11月随"雪龙号"起运南极；2012年1月24日中国第28次南极科学考察队员天文科考队员成功安装在冰穹A（图2）。2012年3月15日AST3-1开始远程调试运行，2012年累计观测746小时，拍摄28000多幅照片，60秒曝光的极限星等约19.5等。图3为对NGC 6744 曝光20秒的星图的一部分（1600×1600 像元）。该项目获得2011年国家天文台"十大天文进展"。

        AST3 望远镜是目前国际上在南极内陆运行的口径最大的光学望远镜，具有远程控制、指向跟踪、自动调焦、自动巡天和数据处理等功能，其在技术上和望远镜运行上将是我国南极天文台建设和更大口径南极望远镜研制的探路者，昭示中国南极天文台建立向前迈出一大步。目前AST3-2望远镜的研制已经接近尾声，正在准备国内的越冬试观测，将在2014年起运南极。第三台望远镜正在研制中。

 

 

 

 

 

 

               AST3-1镜筒                                             南极AST3-1安装调试                          NGC6744 曝光时间20秒（1600×1600像元） 

南极昆仑暗宇宙巡天望远镜KDUST

      南极极端环境下的天文学发展有着广阔的前景。根据已有的观测资料，南极具有许多独特之处：自由大气视宁度在可见光波段大约0.3"，在热红外具有比普通中纬度台址低50－100倍的背景天光，在亚毫米波段南极台址为天文观测打开了许多新的频率窗口。昆仑暗宇宙巡天望远镜KDUST（Kunlun Dark Universe Survey Telescope）是经过南极天文中心长时间不断设计优化而提出来的，目前该项目已经纳入了"国家重大科技基础设施建设中长期规划 "，成为国家"十二五"期间拟建设的16 个科技基础设施建设项目之一。2013 年2 月23 日国务院正式发布了此规划。

       KDUST望远镜口径2.5m，视场1.5°,为了充分利用冰穹A极好的视宁度条件，望远镜设计安装在一个15m的支撑塔上。在光学波段，根据已有的CCD相机技术，望远镜可以达到视宁度限制的全视场0.3"的象质，红外波段可实现大视场衍射限成像观测。在科学方面，KDUST将主要面向当前物理学和天文学的最重要也是最迫切需要解决的21世纪重大科学问题——暗物质和暗能量、高红移宇宙、恒星与星系的形成和演化以及外行星和生命起源等，几个突出的优势如下：  1）.宇宙暗能量与引力理论研究：昆仑站的高分辨率和稳定的大气可以减小测量弱引力透镜效果时星系形状的测量系统误差，从而减小对暗能量和引力模型参量的系统偏差，使KDUST望远镜对暗能量及引力属性的限制能够超过国外正在建设的第三代暗能量项目（如Dark Energy Survey、SDSS III、PanSTARRS等），促使我国在宇宙学领域登上国际领先地位；另外通过观测大约2000个红移在0到2的Ia型超行星，并进行研究来对暗能量做出限制。2）. 暗物质研究：对于暗物质，最有效的手段是利用引力透镜为手段。KDUST望远镜将发现大量的强引力透镜天体。这些天体将最有效的揭示星系或星系团的暗物质结构。在这一领域，只有真正的空间空间望远镜如EUCLID可以与南极望远镜相比。3）. 系外行星研究：KDUST望远镜在外行星方面的研究主要得益与南极所提供的连续观测条件，以及高空间分辨本领和精确测光的可能性。在近红外波段利用微引力透镜搜寻小行星也具有独特的优势。