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光学名人
朱能鸿
 

朱能鸿(1939.11.10-)。天文仪器与方法专家。江苏省苏州市人。

1995年当选为中国工程院院士。

1960年毕业于同济大学。上海天文台高级工程师。60年代初研制成功使月球及其定标星同时被拍摄到一张底片上的月球双速照相机。主持涉及研制成功我国第一架1.56米天体测量望远镜。涉及了光干涉合成望远镜方案,为我国天文望远镜试验的发展做出了较大的贡献。

2005年以来研制了一家口径1m的激光测距望远镜和一家口径1m的激光通信望远镜。现正研制一家口径为1.8m的大视场成像结合激光测距的望远镜。

生平

1960年毕业于同济大学。现任中国科学院上海天文台高级工程师(正研级)。任上海天文台副台长,负责天文台的技术系统。

1990年被评为中国科学院有突出贡献的中青年专家。

1993年被评为上海市十大科技精英之一。

1995年当选为中国工程院院士。

科学之路

20世纪60年代参加工作的初期他潜心自学有关光学天文望远镜设计的基础和专业书刊,并结合科研课题下到上海光学仪器厂、中国科学院上海分院仪器厂和南京天文仪器厂工作多年,由此得以亲身经历了理论和实践相结合的过程,奠定了此后设计大型仪器的基础。60—70年代初他设计了名为真空照相天顶简的天文仪器,这是一架天体测量仪器,仪器通过精密测量恒星经过子午圈的时间来测定其赤经和赤纬。该仪器不同于国外同类仪器之处有二点,其一是将整架仪器置于一真空容器之内,以消除因望远镜镜简内的气流引起的反常折射的影响。其二是改变了国外天顶筒应用接触式鼓轮记时的设计为应用光电显微镜的不接触式的刻线对准记时方法,从而将记时精度由国外的1/100s提高到优于1/1s。真空照相天顶筒获得了1978年国家科技大会的一等奖。随着天文研究的发展,1974年上海天文台向中国科学院提出申请建造一架口径为15米的光学天文望远镜以进一步开展天体测量和天体物理方面的研究工作。

在吸取国外望远镜设计经验的基础上,15m望远镜有几处自己的特点。其一是望远镜的自动调焦方法。虽然望远镜的微晶玻璃镜面已不受温度的影响,但由于镜筒是钢制的,当温度变化时,主反射镜和副反射镜之间的距离仍会因镜筒的膨胀而变动,从而引起工作焦平面的变动。克服这个问题的传统方法通常是按气温调节主反射镜和副反射镜之间的距离。在15m望远镜上朱能鸿研究成一种全自动的调焦方法。另一个特点是关于望远镜的跟踪机架的设计。因天体测量工作要求望远镜在跟踪指向方面有特别高的稳定性,最能满足这种要求的机架是英国式的96式机架,这种对称的机架具有对镜简的主光轴保持等弯沉的优点,但应用这种机架将因机架本身的遮挡而使望远镜看不到北极区的星空。如果采用美国式的叉式机架虽能看到整个天空但不易达到上述的等弯沉特性。朱能鸿经过详细的计算和分析,综合了这二种机架的优点而创造出一种独特的叉扼机架,使镜身结构保持对称性,达到等弯沉的特性而又能看到极区的星空。由于这架望远镜的精良设计,得到了视场为30角分的优质像片。这个项目获得了年度的中国科学院科技进步一等奖和1991年度的国家科技进步一等奖。

德国课题

1991—1993年,朱能鸿应邀去位于德国慕尼黑但属于欧洲共同体的欧洲南方天文台,参加当今世界上最大的地面光学望远镜——16m甚大望远镜的工作。这个课题是欧洲最大的项目。由德、法、意、丹麦、瑞典、瑞士等国的政府出资,并集中了世界各国近100名工程师共同工作的一个系统工程。该望远镜由四个口径为8m的独立的望远镜(每架望远镜重达枷吨)所组成,它有二种工作模式,一种是所谓非相干模式即将四架8m望远镜的口径综合成等效的16m口径的望远镜。非相干模式加上可克服大气影响的自适应光学系统后可使地面望远镜得到逼近空间望远镜一样优良的星象。另一种模式是所谓的相干模式(光学干涉模式)即将四架8m望远镜和三架口径为18m的可移动的望远镜组成一个望远镜阵。将每一架望远镜所收集的星光转换为平行光束后再通过光学延迟线和合成器,使其以同一个波前在合成器的焦平面上形成干涉条纹。此干涉条纹经过软件处理后可复原出高角分辨率的星象。用相干模式工作时则能以毫角秒的分辨率去观测恒星,从而使恒星不再是一个点。光学干涉观测的成功将会是天文望远镜研制和天文学研究的一个里程碑。

研究生涯

朱能鸿在欧洲南方天文台参加的止是光学干涉仪组的工作,当时这个组正处于第一阶段的概念设计期。他负责做一个口径为2m的光学合成望远镜的概念设计。在这个方案里他提出,采用机械手移动合成望远镜的馈入平面镜来达到和望远镜阵的人瞳相匹配的设想,提出以围绕合成望远镜的三个方向馈人来自望远镜阵的光束的设想,以此为基础,朱能鸿用了一年的时间完成了这个方案设计并获得外国同行的好评。

40余年来,朱能鸿设计过近十架不同类型的天文仪器。在天文望远镜的研制中亲自参加镜面熔炼,负责望远镜的总体设计,亲自做若干重要部件的设计,在望远镜的加工过程中他频繁地到上海的各个大厂里去跟班协调以保证零部件的加工质量,最后又负责制定望远镜的光机调试直至亲自用望远镜试观测。他是中国参与过和能控制望远镜研制全过程的少数几个工程技术人员之一。l则年他被国务院评为有突出贡献的中青年科技专家。1993年获上海市科技精英称号,1995年当选为中国工程院院士。

主要成绩

60年代初研制成功使月球及其定标星同时被拍摄在一张底片上的月球双速照相机;研制成功用于测定恒星赤经和赤纬的真空照相天顶筒,设计中采用真空镜筒和光电显微镜计时,提高了测量精度。1989年主持设计研制成功中国第一架1.56米天体测量望远镜,设计中采用了较先进的技术,也是世界上口径最大的天体测量望远镜。该望远镜工作稳定,性能好,定位精度高。在19947月慧木相撞中拍摄了600多张照片,为国际天文界所注目。1993年在欧洲南方天文台设计了光干涉合成望远镜方案,方案具有多光束馈入和瞳孔跟踪等特色,为中国天文望远镜事业的发展做出了较大的贡献。


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