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光學名人
朱能鴻
 

朱能鴻(1939.11.10-)。天文儀器與方法專家。江蘇省蘇州市人。

1995年當選為中國工程院院士。

1960年畢業于同濟大學。上海天文臺高級工程師。60年代初研制成功使月球及其定標星同時被拍攝到一張底片上的月球雙速照相機。主持涉及研制成功我國第一架1.56米天體測量望遠鏡。涉及了光干涉合成望遠鏡方案,為我國天文望遠鏡試驗的發展做出了較大的貢獻。

2005年以來研制了一家口徑1m的激光測距望遠鏡和一家口徑1m的激光通信望遠鏡。現正研制一家口徑為1.8m的大視場成像結合激光測距的望遠鏡。

生平

1960年畢業于同濟大學。現任中國科學院上海天文臺高級工程師(正研級)。任上海天文臺副臺長,負責天文臺的技術系統。

1990年被評為中國科學院有突出貢獻的中青年專家。

1993年被評為上海市十大科技精英之一。

1995年當選為中國工程院院士。

科學之路

20世紀60年代參加工作的初期他潛心自學有關光學天文望遠鏡設計的基礎和專業書刊,并結合科研課題下到上海光學儀器廠、中國科學院上海分院儀器廠和南京天文儀器廠工作多年,由此得以親身經歷了理論和實踐相結合的過程,奠定了此后設計大型儀器的基礎。60—70年代初他設計了名為真空照相天頂簡的天文儀器,這是一架天體測量儀器,儀器通過精密測量恒星經過子午圈的時間來測定其赤經和赤緯。該儀器不同于國外同類儀器之處有二點,其一是將整架儀器置于一真空容器之內,以消除因望遠鏡鏡簡內的氣流引起的反常折射的影響。其二是改變了國外天頂筒應用接觸式鼓輪記時的設計為應用光電顯微鏡的不接觸式的刻線對準記時方法,從而將記時精度由國外的1/100s提高到優于1/1s。真空照相天頂筒獲得了1978年國家科技大會的一等獎。隨著天文研究的發展,1974年上海天文臺向中國科學院提出申請建造一架口徑為15米的光學天文望遠鏡以進一步開展天體測量和天體物理方面的研究工作。

在吸取國外望遠鏡設計經驗的基礎上,15m望遠鏡有幾處自己的特點。其一是望遠鏡的自動調焦方法。雖然望遠鏡的微晶玻璃鏡面已不受溫度的影響,但由于鏡筒是鋼制的,當溫度變化時,主反射鏡和副反射鏡之間的距離仍會因鏡筒的膨脹而變動,從而引起工作焦平面的變動。克服這個問題的傳統方法通常是按氣溫調節主反射鏡和副反射鏡之間的距離。在15m望遠鏡上朱能鴻研究成一種全自動的調焦方法。另一個特點是關于望遠鏡的跟蹤機架的設計。因天體測量工作要求望遠鏡在跟蹤指向方面有特別高的穩定性,最能滿足這種要求的機架是英國式的96式機架,這種對稱的機架具有對鏡簡的主光軸保持等彎沉的優點,但應用這種機架將因機架本身的遮擋而使望遠鏡看不到北極區的星空。如果采用美國式的叉式機架雖能看到整個天空但不易達到上述的等彎沉特性。朱能鴻經過詳細的計算和分析,綜合了這二種機架的優點而創造出一種獨特的叉扼機架,使鏡身結構保持對稱性,達到等彎沉的特性而又能看到極區的星空。由于這架望遠鏡的精良設計,得到了視場為30角分的優質像片。這個項目獲得了年度的中國科學院科技進步一等獎和1991年度的國家科技進步一等獎。

德國課題

1991—1993年,朱能鴻應邀去位于德國慕尼黑但屬于歐洲共同體的歐洲南方天文臺,參加當今世界上最大的地面光學望遠鏡——16m甚大望遠鏡的工作。這個課題是歐洲最大的項目。由德、法、意、丹麥、瑞典、瑞士等國的政府出資,并集中了世界各國近100名工程師共同工作的一個系統工程。該望遠鏡由四個口徑為8m的獨立的望遠鏡(每架望遠鏡重達枷噸)所組成,它有二種工作模式,一種是所謂非相干模式即將四架8m望遠鏡的口徑綜合成等效的16m口徑的望遠鏡。非相干模式加上可克服大氣影響的自適應光學系統后可使地面望遠鏡得到逼近空間望遠鏡一樣優良的星象。另一種模式是所謂的相干模式(光學干涉模式)即將四架8m望遠鏡和三架口徑為18m的可移動的望遠鏡組成一個望遠鏡陣。將每一架望遠鏡所收集的星光轉換為平行光束后再通過光學延遲線和合成器,使其以同一個波前在合成器的焦平面上形成干涉條紋。此干涉條紋經過軟件處理后可復原出高角分辨率的星象。用相干模式工作時則能以毫角秒的分辨率去觀測恒星,從而使恒星不再是一個點。光學干涉觀測的成功將會是天文望遠鏡研制和天文學研究的一個里程碑。

研究生涯

朱能鴻在歐洲南方天文臺參加的止是光學干涉儀組的工作,當時這個組正處于第一階段的概念設計期。他負責做一個口徑為2m的光學合成望遠鏡的概念設計。在這個方案里他提出,采用機械手移動合成望遠鏡的饋入平面鏡來達到和望遠鏡陣的人瞳相匹配的設想,提出以圍繞合成望遠鏡的三個方向饋人來自望遠鏡陣的光束的設想,以此為基礎,朱能鴻用了一年的時間完成了這個方案設計并獲得外國同行的好評。

40余年來,朱能鴻設計過近十架不同類型的天文儀器。在天文望遠鏡的研制中親自參加鏡面熔煉,負責望遠鏡的總體設計,親自做若干重要部件的設計,在望遠鏡的加工過程中他頻繁地到上海的各個大廠里去跟班協調以保證零部件的加工質量,最后又負責制定望遠鏡的光機調試直至親自用望遠鏡試觀測。他是中國參與過和能控制望遠鏡研制全過程的少數幾個工程技術人員之一。l則年他被國務院評為有突出貢獻的中青年科技專家。1993年獲上海市科技精英稱號,1995年當選為中國工程院院士。

主要成績

60年代初研制成功使月球及其定標星同時被拍攝在一張底片上的月球雙速照相機;研制成功用于測定恒星赤經和赤緯的真空照相天頂筒,設計中采用真空鏡筒和光電顯微鏡計時,提高了測量精度。1989年主持設計研制成功中國第一架1.56米天體測量望遠鏡,設計中采用了較先進的技術,也是世界上口徑最大的天體測量望遠鏡。該望遠鏡工作穩定,性能好,定位精度高。在19947月慧木相撞中拍攝了600多張照片,為國際天文界所注目。1993年在歐洲南方天文臺設計了光干涉合成望遠鏡方案,方案具有多光束饋入和瞳孔跟蹤等特色,為中國天文望遠鏡事業的發展做出了較大的貢獻。


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