朱能鸿

        朱能鸿,天文光学望远镜设计师。1939年11月10日生于上海市。1957年考人司济大学建筑系。1960年因中国科学院希望从各大学抽调一批品学兼优的学生,提前毕业为充实中国科学院的科技力量而被调入上海天文台工作。此后从事天文光学仪器的设计。历任上海天文台的技术员,工程师,副总工程师。1983—1991年任上海天文台副台长,负责台技术系统。1991~1993年赴德国慕尼黑参加属于欧洲共同体的欧洲南方天文台的16米光学望远镜的光干涉仪组的工作。现任上海天文台天文仪器研究中心主任,上海市科协副主席。
        由于所学专业的改变,在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“真空照相天顶筒”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,以消除因望远镜镜筒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1/100。提高到优于1/1000s。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1.5 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。当时上海天文台拥有的最大的望远镜是由法国在1903年制造的40cm双筒折射望远镜,国内自建或进口的最大的望远镜为口径60cm的反射望远镜。
        该项目是中国科学院的重点项目,也是当时我国自行设计、制造的口径大于lm的大型天文观测设备。因天体测量研究希望望远镜能在黄昏和晨曦时工作,这首先提出了使用伺种光学材料作为主、副反射镜面的问题,这种材料的热膨胀系数要尽可能小,以使望远镜的光学系统在有温度差的情况下也不会影响镜面精度。能符合这种技术要求的材料仅为熔石英和微晶玻璃两种。前者价格非常昂贵而后者在我国尚未生产过,世界上也仅苏、美、日和德国能熔炼。朱能鸿在作了充分分析后决定使用微晶玻璃并与上海新沪玻璃厂合作研制低膨胀系数的微晶玻璃。他还负责分别设计了轻重量蜂窝状镜面和实心镜面的结构,新沪玻璃厂负责玻璃的配方和熔炼,在经历了数十次的失败,改用池炉浇铸代替坩埚熔炼后,终于制成了全国第一块直径为1.6m膨胀系数为2×10。的微晶玻璃制的反射望远镜镜坯。
        在吸取国外望远镜设计经验的基础上,1.5m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1.5m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轭式机架,这种对称的机架具有对镜筒的主光轴保持“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一轭机架,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1990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。
        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400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1.8m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。
        朱能鸿在欧洲南方天文台参加的正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人平面镜来达到和望远镜阵的入瞳相匹配的设想,提出以围绕合成望远镜的三个方向馈入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。他是国内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。1990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。

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