中國南極天文台

中國南極天文台，位於中國第三座南極科學考察站，也是第一座內陸考察站崑崙站附近，具體方位為南緯80度25分01秒，東經77度06分58秒，海拔4087米。充分利用中國南極崑崙站的現有基礎進行建設，包括：太赫茲望遠鏡，光學和紅外望遠鏡，遠程運控系統，支撐服務系統等。建設周期是5年，有望在2020年投入運行使用。

簡介

冰穹A

中國南極天文台位於中國第三座南極科學考察站，也是第一座內陸考察站崑崙站附近，具體方位為南緯80度25分01秒，東經77度06分58秒，海拔4087米，位於南極內陸冰蓋最高點冰穹A(DOMEA)西南約7．3公里，最終耗資可能超過10億元。
雖然冰穹點A年平均氣溫達-58.7℃，是世界年均氣溫最低的地區，且含氧量僅為內陸的60%，但卻擁有地球大氣擾動小、大氣透明度高以及可連續觀測等獨特優勢，稱得上是目前全球地面上最好的天文台址之一。

研究方向

中國南極天文台的主要研究方向是“一黑、兩暗、三起源”，即“暗能量”、“暗物質”，“黑洞”，“宇宙起源”、“天體起源”和“生命起源”。 而以暗物質、暗能量為代表的重大科學問題，很可能從根本上改變人類對宇宙的認識。

建設目標

具備準空間的探測性能，天文觀測設備可以無人值守、全自動現場運行，能夠遠距離遠程操控和調度控制，數據現場存儲並部分實時傳回等。展望未來，10到15年內，建立一個以重大科學目標為核心的天文台，配備6～8米光學紅外望遠鏡和15米太赫茲望遠鏡。

建設階段

科考隊員安裝調試巡天望遠鏡

南極天文台分小、中、大型設備三個建設階段。

第一階段天文選址和小型設備已基本完成；建設地點是在南極的冰穹點A（DomeA），在冰穹A建設的小型設備中，中國首架小型光學望遠鏡陣已經建設完成。

第二階段安裝運行3台50厘米口徑的南極巡天望遠鏡，首台在2012年1月已成功安裝並投入科學觀測；第二台望遠鏡預計在2013年底到2014年初安裝，第三台望遠鏡預計在2014年底到2015年初安裝。

第三階段將安裝一台2.5米光學紅外望遠鏡和5米太赫茲望遠鏡，計畫5年左右完成；更長遠規劃設備則包括極大6-8米光學紅外望遠鏡和15米太赫茲望遠鏡。

觀測優勢

第一，觀測時間長。每年有135天，即4個半月連續全黑夜，而且晴天時間高達90%以上，很容易實現四個半月的連續觀測而且達到相應的科學目標，即探測系外行星和測星震等。
第二，觀測的大氣環境可以與太空媲美。南極冰穹A大氣稀薄、冷、乾燥、塵埃少，可以媲美太空環境，不只對毫米波望遠鏡，對紅外及光學波段望遠鏡都是地球上最佳的地面觀測站址。
第三，風速小，大氣湍動少，視寧度極好，中國南極科考隊2005年1月設在冰穹A的自動氣象站測得的數據表明：冰穹A平均風速低於2米/秒，超過4米/秒的風的情況極少，適合放置大型望遠鏡陣進行光干涉成像觀測等。
第四，干擾少。南極是地面上人工光源干擾最少的地方。
第五，南極是天空視角最大的地點，比地面其他地方都適合天文觀測，可以極大地提高觀測效率。

支撐系統

自動化試驗平台

南極天文科考支撐平台

高原天文台PLATO是一個自動化試驗平台，專門為南極高原定址設計。從2008年1月27日開始，PLATO開始在冰穹A自動運行。通過銥星系統進行控制和監測，大部分數據將在2009年1月由科考隊帶回。PLATO現在運行良好，各項設備工作正常。

天文科考支撐平台

冰穹A科考支撐平台是實現在南極內陸高原開展無人職守天文觀測和其它科學探測任務的核心支撐系統，它為直接用於科學探測的各類觀測儀器提供能源、數據管理和通信、遠程狀態監測和遙控等功能。由東南大學和南極天文中心聯合研製的支撐平台，包括五個子系統，分別安裝在具有保溫和艙內環境條件控制功能的發電艙和儀器艙內。

分系統包括：

（1）結構和溫控系統：在南極DomeA極寒、低氣壓、缺氧氣候條件下構建適合南極天文台各種設備正常工作運行的艙內環境條件，通過主/被動技術手段實現艙內環境狀態的監測、調節與控制。
（2）電源系統：向南極天文台中所有設備、儀器、和主動加熱溫控設備提供電源，對整個科考站的正常運行起著至關重要的能源保障作用。
（3）現場主控系統：實現對電源系統、觀測儀器設備、艙內外溫度等觀測站現場運行內外環境和運行設備的自動監測和自動控制。執行國內監控系統發出的遠程控制指令，實現對各觀測儀器的遙操作。
（4）數據存儲系統：通過高速乙太網獲取各儀表模組數據，獲取PLC中各控制、檢測信號，並將相應數據進行可靠備份。同時通過銥星貓和國內遠程計算機連線，實現重要數據和命令互動，並向PLC下達遠程控制命令。網路存儲系統完成大量數據的可靠備份。
（5）通信和國內監控系統：實現對南極天文台的遠程監測、控制、數據接受,同時是南極天文觀測數據的處理、存儲和服務中心。

科學儀器

自中國第24次南極科學考察開始，經過多年的建設，目前在冰穹A已經安裝並運行了多台設備用於測定天文選址參數和天文觀測。
主要設備有：

CSTAR:由4架145mm口徑折反射式望遠鏡組成，有三種不同顏色的濾光片在3台望遠鏡上，加白光共4色測光，可以用於變源探究。

FST：南極冰穹A太赫茲傅立葉分光頻譜儀（DomeAFourierTransformSpectrometer）是一台由中科院紫金山天文台負責（美國哈佛－史密松天體物理中心參與）研製的太赫茲頻段天文選址設備，主要用於對南極冰穹A這一天文台址在0.75THz~15THz的超寬頻率範圍內大氣透過率特性的直接測量。

NIGEL：作為2009年PLATO維護計畫的一部分，Nigel被中國極地科考隊送上了DomeA。Nigel既是一個台址測量也是一個測量光學天空亮度和極光影響的科學裝置。

SNODAR：SNODAR(SurfacelayerNOn-DopplerAcousticRadar),用於測量南極高原上的大氣邊界層的高度和強度。南極高原的大氣邊界層的性質對於想放置未來光學望遠鏡的天文學家和大氣學家都很重要。SNODAR發射一個強聲波，然後探測其散射，以此了解溫度梯度和風差。其工作原理很類似著名的水下探測技術SONAR。

Pre-HEAT：PLATO中的亞毫米波裝置Pre-HEAT(HighElevationAntarcticTerahertz)，是一個更大更靈敏的望遠鏡的雛形，這個大望遠鏡預計將在2012年放置。2008年，Pre-HEAT在亞毫米波段使用高頻外差接收器進行觀測和測量冰穹A天空透明度。其原理很接近一個調頻收音機，不過其靈敏度要高好幾個量級，頻率較之高6600倍，高達660GHz，即0.66THz。

建設意義

南極天文台建設有著重要的戰略意義，比如可以在南極冰穹A開展空間碎片監測預警，與北半球形成完整的全天空覆蓋；帶動太赫茲、紅外成像等尖端技術，促進耐低溫的大口徑望遠鏡，海量數據傳輸與處理技術等高技術的發展。