導引星是天文學和物理學中用於輔助望遠鏡精確定位目標天體或校正大氣湍流的關鍵技術。天然導引星由恆星等天體本身提供參照，如哈勃望遠鏡的精密導星感測器（FGS）系統通過鎖定導引星實現高精度指向控制。而雷射導引星（LGS）作為人造參考星，通過激發高空鈉原子產生螢光形成信標，可有效提升地基望遠鏡的自適應光學成像質量。中國科研團隊在鈉導引星技術上取得突破，研發出國際領先的微秒脈衝雷射系統，生成可調控的鈉導引星星群，並套用於國內外大型望遠鏡項目。
基本介紹
- 套用領域：天文觀測、自適應光學
- 相關技術：微秒脈衝雷射、偏振分光技術
- 典型系統：哈勃FGS感測器系統
- 技術突破：V波段8等星亮度星群（2025）
- 關鍵組件：鈉導引星雷射器（功率100W）
- 重要項目：國際三十米望遠鏡（TMT）
功能與分類,技術發展,系統套用,研究進展,
功能與分類
- 天然導引星：利用真實恆星作為參照源，如哈勃望遠鏡FGS系統通過三個感測器鎖定導引星，同時具備測量恆星位置變化的天體測量功能。
- 雷射導引星：
- 鈉導引星：通過發射589nm黃雷射激發大氣電離層（約90km高度）的鈉原子產生螢光，形成人造恆星信標
- 瑞利導引星：利用低層大氣分子的散射效應，但易受散射光干擾，需脈衝同步控制技術規避
技術發展
- 星群生成技術：2025年在麗江天文台實驗中，採用100W級微秒脈衝雷射和偏振分光技術，實現四顆亮度達V波段8等星的鈉導引星星群生成，星群構型可調控
- 功率提升：中科院理化所研發的鈉導引星雷射器功率從2010年的30W提升至2014年的100W，綜合指標國際領先
系統套用
- 哈勃望遠鏡FGS：與陀螺儀、反作用輪協同實現高精度指向控制，同時具備數據傳輸鏈路通過中繼衛星至地面站
- 地基望遠鏡校正：可使大口徑望遠鏡成像解析度顯著提升，某些性能接近空間望遠鏡水平
研究進展
- 位置最佳化：2024年研究表明，地面層自適應光學系統中導引星最優分布與大氣湍流廓線相關，統計最優位置常呈正多邊形或中心單星布局
- 國際合作：中國研發的鈉導引星技術打破國際禁運，已套用於美國TMT等國際大型望遠鏡項目
