专业介绍

时间：2015-09-14 【转载】来自：关注公众号：51考研网

天体物理（天文仪器与技术）专业代码：070401

　　天文仪器与技术学科系天文学分支学科之一，是光、机、电、计算机等综合技术学科，天文仪器属重型精密机械仪器，其光学系统包含精度要求很高的非球面光学镜面，又要实现精度高、自动化程度高的计算机自动控制，研制难度大、目前世界上只有少数国家能独立研制。天文仪器包含有恒星物理观测仪器、太阳物理观测仪器、人造卫星观测仪器、天体物理观测仪器、球载与空间观测仪器、天文科学普及观测仪器以及各种天文仪器的终端仪器。该学科主要通过应用现代高新技术，结合国家需求对用于科学工程、科学实验及国防建设各类天文仪器及相关仪器、技术的研制和研究，实现对天文仪器与技术的探索与发展。本学科的研究涉及天文学、应用光学、物理光学、光学仪器、光学测量、精密机械、机械设计与制造、自动控制、电子技术、计算机技术及应用等相关专业、是一门综合性的技术学科，适宜大学理工科的上述专业的学生报考。

　　学科主要研究方向及其特色如下：

　　1、天文光学及天文光学新技术

　　天文学是一门实测科学，可以说没有天文仪器和技术的发展，就没有天文学的发展。自现代天文学产生的近四百年来，天文光学及新技术就是天文学的重要基础。天文光学是综合天文学和光学的一门特殊的学科。它包括研究新概念的天文光学系统，天文光学系统的优化设计，主动光学、自适应光学、恒星光干涉等高分辨成像新技术，大口径天文非球面的特殊工艺和检测技术、光纤光谱和高分辨光谱技术。天文光学及其新技术是天文望远镜和天文仪器的核心和龙头。其具体的研究工作如，用科学的方法去研究、创造新概念的天文光学系统；运用与创新光学自动设计方法并用其优化天文光学系统的像质；应用主动光学技术、自适应光学技术减轻望远镜的重量及其光学镜面的加工难度从而大幅度的降低大型天文仪器的造价；开展恒星光干涉等高分辨成像技术的研究，最大限度地提高天文望远镜的空间分辨能力以便进一步的观测天体的形状和结构细节；为了记录来自天体的光子信息，从中分析天体的物理和化学状态，所以除了望远镜外，还需发展其终端附属仪器和设备去配合研究，如探测器、光谱仪等，中国的光学望远镜的终端设备是从光度计、光谱仪开始的，今天依然是天文观测的重要手段，光学光谱包含着遥远天体丰富的物理信息，所以发展多光纤光谱技术，研制新型的光谱仪仍是一项重要的任务；光学成像质量是光学天文望远镜的的主要指标之一，天文学的研究需要口径越来越大的天文光学/红外望远镜，因此要求天文光学镜面的尺寸越来越大，厚度越来越薄，非球面度越来越深，精度越来越高。发展大口径高精度非球面天文镜面磨制技术及其检测新技术是本世纪人类建造大型和巨型天文望远镜的最基本的需要。

　　南京天光所在积累40多年天文光学的研究和成功地开展了主动光学研究的基础上，参加建议和承担了国家重大科学工程－大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST），突破了光学材料及加工的限制，使大视场兼大口径的望远镜在国际上成为可能。南京天光所的天文光学及其新技术在国内遥遥领先，在新概念的天文光学系统、光学系统优化设计方面系属国际一流水平。LAMOST建成后，南京天光所的主动光学技术和光纤光谱技术将达到国际一流水平，大口径天文非球面技术在2010年内也有望达到国际一流水平。

　2、大型天文仪器结构

　　结构优化设计与计算机模拟是目前国际上流行的先进设计手段，随着望远镜的口径越来越大，精度要求越来越高，结构越来越复杂以及空间望远镜的发展，结构优化设计与计算机模拟变得必不可少，计算机优化设计和模拟提高了望远镜的可靠性和精度，大大降低了望远镜的造价，缩短了研制周期。计算机优化设计和模拟技术是使用有限元方法对望远镜结构、轴系和传动系统、镜面支撑系统、环境视宁度、风载、震动、热变形等进行理论分析和模拟，得到优化设计结果和校正方法。

　　我所结合正在承担的国家重大科学工程项目“大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)”、国家自然科学基金重大项目“空间太阳望远镜（SST）”、中科院知识创新工程重大预研究项目“大射电望远镜（FAST）预研究”等开展了多方面有特色的研究。主要内容有：

　　1. 结构优化设计：对望远镜桁架结构、镜室、镜面支撑系统、轴系和传动系统建立数学模型，利用有限元分析方法分析计算，优化设计方案。

　　2. 热变形分析：对望远镜结构和温度场分布建立数学模型，利用有限元方法分析计算，得到精确的热变形变化规律寻找解决方法和提出望远镜使用环境要求。

　　3. 环境视宁度模拟：通过模拟温度场，建立数学模型。利用有限元方法分析计算，寻找解决方法和提出望远镜使用环境要求。

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