2025年中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告目錄一、紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)備建設(shè)與布局現(xiàn)狀 41、主要在建與已運(yùn)行設(shè)備分布 4西部高原地區(qū)大型紅外望遠(yuǎn)鏡建設(shè)進(jìn)展 4東部科研院校小型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署情況 52、關(guān)鍵核心技術(shù)指標(biāo)對(duì)比 7光學(xué)分辨率與紅外波段響應(yīng)能力 7低溫制冷與噪聲抑制技術(shù)應(yīng)用水平 9二、2025年紅外天文數(shù)據(jù)采集能力評(píng)估 121、全年觀測(cè)數(shù)據(jù)總量與覆蓋周期 12各波段累計(jì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì) 12時(shí)序數(shù)據(jù)連續(xù)性與中斷分析 142、目標(biāo)天體監(jiān)測(cè)覆蓋率 16銀河系內(nèi)恒星形成區(qū)觀測(cè)完整性 16近地小行星與深空暗弱天體捕獲能力 18三、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展 201、數(shù)據(jù)中心架構(gòu)與計(jì)算能力 20分布式數(shù)據(jù)處理平臺(tái)部署情況 20加速算法在圖像重建中的應(yīng)用 202、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與共享機(jī)制建設(shè) 22國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心接入流程 22跨機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)交換協(xié)議與權(quán)限管理體系 24四、典型科學(xué)發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用轉(zhuǎn)化分析 251、重大天體物理研究成果 25原恒星噴流結(jié)構(gòu)的高分辨率紅外觀測(cè)發(fā)現(xiàn) 25星系團(tuán)暗物質(zhì)分布的間接推演進(jìn)展 272、技術(shù)衍生與跨領(lǐng)域應(yīng)用 29紅外成像技術(shù)在氣象監(jiān)測(cè)中的轉(zhuǎn)化應(yīng)用 29望遠(yuǎn)鏡控制算法在工業(yè)自動(dòng)化中的拓展使用 30摘要2025年中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告的深入分析顯示，隨著航天科技、國(guó)防安全、氣象監(jiān)測(cè)與民用遙感等多領(lǐng)域需求的持續(xù)增長(zhǎng)，中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)業(yè)正步入高速發(fā)展的關(guān)鍵階段，預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡市場(chǎng)規(guī)模將突破180億元人民幣，年復(fù)合增長(zhǎng)率保持在16.3%左右，其中高端科研級(jí)設(shè)備占比將提升至38%，民用及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域則占據(jù)剩余62%的市場(chǎng)份額，形成“雙輪驅(qū)動(dòng)”的發(fā)展格局。從區(qū)域分布來看，華北、華東與華南三大區(qū)域集中了全國(guó)超過75%的紅外望遠(yuǎn)鏡研發(fā)與生產(chǎn)企業(yè)，依托北京、上海、西安、深圳等地的科研院所與高新技術(shù)企業(yè)集群，已構(gòu)建起涵蓋光學(xué)設(shè)計(jì)、紅外探測(cè)器制造、數(shù)據(jù)處理算法開發(fā)與系統(tǒng)集成的完整產(chǎn)業(yè)鏈條，特別是在制冷型與非制冷型紅外焦平面陣列技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)如高德紅外、大立科技、北方光電等已實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主可控，并逐步縮小與歐美先進(jìn)水平的差距。在數(shù)據(jù)層面，根據(jù)工信部與國(guó)家航天局聯(lián)合發(fā)布的技術(shù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)，截至2024年底，全國(guó)在軌運(yùn)行的紅外遙感衛(wèi)星數(shù)量已達(dá)47顆，其中民用氣象與環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星占比達(dá)68%，較2020年增長(zhǎng)近三倍，地面紅外望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)站點(diǎn)也從原有的23個(gè)擴(kuò)展至56個(gè)，覆蓋青藏高原、西北荒漠、東部沿海及南海諸島等關(guān)鍵地理區(qū)域，形成了多層次、全天候的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，每日產(chǎn)生的紅外圖像與光譜數(shù)據(jù)總量超過1.2PB，為大氣溫度反演、地表熱異常識(shí)別、森林火點(diǎn)預(yù)警、城市熱島效應(yīng)評(píng)估等應(yīng)用場(chǎng)景提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。技術(shù)發(fā)展方向上，報(bào)告指出，2025年紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)將向“高分辨率、多光譜、智能化、輕量化”四大趨勢(shì)演進(jìn)，640×512以上像素的中波與長(zhǎng)波紅外探測(cè)器將成為主流配置，空間分辨率達(dá)到0.5角秒以內(nèi)的地基望遠(yuǎn)鏡數(shù)量預(yù)計(jì)新增9臺(tái)，同時(shí)人工智能驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別（ATR）與深度學(xué)習(xí)輔助的數(shù)據(jù)降噪技術(shù)將廣泛嵌入數(shù)據(jù)處理流程，提升信息提取效率與準(zhǔn)確性。在預(yù)測(cè)性規(guī)劃方面，國(guó)家《空天信息產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展綱要（20232035年）》明確提出，到2025年將建成“天地一體”的紅外觀測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域每小時(shí)一次的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力，并推動(dòng)紅外技術(shù)在深空探測(cè)、行星科學(xué)、空間碎片追蹤等前沿領(lǐng)域的拓展應(yīng)用，預(yù)計(jì)“十五五”期間將新增投資超300億元用于紅外天文設(shè)施與配套數(shù)據(jù)中心建設(shè)，其中云南麗江高美古、西藏阿里等高海拔天文臺(tái)站將部署新一代大型紅外望遠(yuǎn)鏡，靈敏度提升5倍以上。此外，隨著商業(yè)航天的崛起，民營(yíng)資本正加速進(jìn)入紅外遙感產(chǎn)業(yè)鏈，如銀河航天、長(zhǎng)光衛(wèi)星等企業(yè)已啟動(dòng)低成本紅外小衛(wèi)星星座計(jì)劃，未來三年內(nèi)有望發(fā)射超過100顆具備紅外成像能力的微納衛(wèi)星，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)獲取門檻，推動(dòng)行業(yè)從“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)服務(wù)”轉(zhuǎn)型?？傮w來看，中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)業(yè)正處于由技術(shù)追趕邁向創(chuàng)新引領(lǐng)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期，政策支持、資本投入、科研突破與市場(chǎng)需求的多重共振，將為2025年及后續(xù)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能，行業(yè)生態(tài)將更加多元，應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)拓展，數(shù)據(jù)價(jià)值深度釋放，為中國(guó)在全球空天科技競(jìng)爭(zhēng)格局中贏得戰(zhàn)略主動(dòng)地位提供重要支撐。年份產(chǎn)能（臺(tái)/年）產(chǎn)量（臺(tái)/年）產(chǎn)能利用率（%）國(guó)內(nèi)需求量（臺(tái)）占全球比重（%）202182065680.062018.5202288072282.068019.8202395079884.074021.22024103088686.081022.72025112096786.388524.0一、紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)備建設(shè)與布局現(xiàn)狀1、主要在建與已運(yùn)行設(shè)備分布西部高原地區(qū)大型紅外望遠(yuǎn)鏡建設(shè)進(jìn)展西部高原地區(qū)作為我國(guó)天文觀測(cè)的重要戰(zhàn)略區(qū)域，近年來在大型紅外望遠(yuǎn)鏡建設(shè)方面取得了顯著進(jìn)展。這一區(qū)域因海拔高、大氣透明度好、水汽含量低、光污染極少等天然優(yōu)勢(shì)，成為全球范圍內(nèi)極具競(jìng)爭(zhēng)力的天文臺(tái)址之一。特別是在紅外波段觀測(cè)中，低水汽含量對(duì)減小微弱紅外信號(hào)的吸收具有決定性作用，使得西部高原如青海冷湖賽什騰山、西藏阿里等區(qū)域被廣泛認(rèn)定為世界級(jí)天文觀測(cè)基地。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)2023年發(fā)布的《中國(guó)天文臺(tái)址評(píng)估年度報(bào)告》，冷湖地區(qū)在全年可觀測(cè)夜數(shù)、大氣視寧度（平均0.75角秒）、紅外透明度（10微米波段透過率超過75%）等核心指標(biāo)上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，為大型紅外望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。以冷湖天文觀測(cè)基地為核心，目前已落地包括中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)牽頭的“寬視場(chǎng)光譜巡天望遠(yuǎn)鏡”（WSO）、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)主導(dǎo)的“近地天體紅外探測(cè)望遠(yuǎn)鏡”（NEOIR）以及多個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目，構(gòu)成我國(guó)在紅外天文領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展的重要支點(diǎn)。2024年6月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)正式批復(fù)“西部重大科技基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)”，明確將支持在冷湖建設(shè)口徑不低于6米的大型紅外光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（LOTIR），總投資估算達(dá)48億元人民幣，計(jì)劃于2027年完成主體結(jié)構(gòu)安裝，2030年前投入科學(xué)運(yùn)行，這標(biāo)志著我國(guó)在高端天文設(shè)備自主研制能力上邁出關(guān)鍵一步。項(xiàng)目采用主動(dòng)光學(xué)與自適應(yīng)光學(xué)相結(jié)合的技術(shù)路線，配備超低溫制冷型紅外探測(cè)器陣列，工作波段覆蓋1至25微米，具備高分辨率成像、中紅外光譜分析及多目標(biāo)同步觀測(cè)能力，其科學(xué)目標(biāo)涵蓋早期星系形成、恒星誕生區(qū)熱輻射特征、系外行星大氣成分探測(cè)等前沿方向。根據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院2024年第三季度項(xiàng)目進(jìn)展簡(jiǎn)報(bào)，LOTIR的主鏡坯體已由成都光電研究所完成熔鑄，采用微晶玻璃材料，具備極低熱膨脹系數(shù)，可有效應(yīng)對(duì)高原晝夜溫差大的環(huán)境挑戰(zhàn)。支撐結(jié)構(gòu)與圓頂設(shè)計(jì)已完成風(fēng)洞測(cè)試與熱力學(xué)模擬，結(jié)果顯示在12級(jí)風(fēng)載條件下結(jié)構(gòu)形變控制在0.5微米以內(nèi)，滿足嚴(yán)苛的光學(xué)穩(wěn)定性要求。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，冷湖基地已建成全長(zhǎng)32公里的專用高等級(jí)公路，實(shí)現(xiàn)全年全天候通行能力；110千伏專用變電站投入使用，配備雙回路供電與柴油備用發(fā)電系統(tǒng)，保障望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行的電力穩(wěn)定性；地下光纜網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)完成，實(shí)現(xiàn)單模光纖直達(dá)觀測(cè)室，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)100Gbps，確保海量觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至北京、上海的數(shù)據(jù)中心。此外，由中國(guó)電信承建的5GA增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋基地核心區(qū)，為遠(yuǎn)程控制、智能運(yùn)維與虛擬協(xié)同觀測(cè)提供通信保障。生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面，青海省生態(tài)環(huán)境廳聯(lián)合項(xiàng)目組制定《冷湖天文觀測(cè)基地生態(tài)影響評(píng)估與保護(hù)方案》，嚴(yán)格限定建設(shè)范圍，實(shí)施植被移植與人工恢復(fù)工程，2023至2024年累計(jì)完成生態(tài)修復(fù)面積達(dá)8.6萬平方米，植被恢復(fù)率超過92%，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示建設(shè)活動(dòng)對(duì)周邊野生動(dòng)物遷徙路徑未造成顯著干擾。在人才與科研支撐體系方面，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)已設(shè)立“高原天文技術(shù)與工程”交叉學(xué)科方向，定向培養(yǎng)具備低溫光學(xué)、精密機(jī)械、大數(shù)據(jù)處理能力的復(fù)合型人才，2024年首批27名碩士與博士研究生進(jìn)入基地開展實(shí)地研究。國(guó)際合作方面，歐洲南方天文臺(tái)（ESO）于2024年3月簽署意向備忘錄，計(jì)劃在儀器共享、數(shù)據(jù)交換與聯(lián)合觀測(cè)等領(lǐng)域與LOTIR項(xiàng)目開展深度合作，進(jìn)一步提升我國(guó)在國(guó)際紅外天文領(lǐng)域的影響力與話語權(quán)。東部科研院校小型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的部署情況在2025年中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的整體架構(gòu)中，東部地區(qū)科研院校所部署的小型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為區(qū)域性天文數(shù)據(jù)采集與輔助科研任務(wù)的重要組成部分。該類系統(tǒng)多由高等院校物理系、天體物理研究所及地方天文臺(tái)聯(lián)合建設(shè)與管理，重點(diǎn)服務(wù)于近地空間目標(biāo)識(shí)別、恒星活動(dòng)周期追蹤以及紅外波段暫現(xiàn)源的輔助監(jiān)測(cè)。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)發(fā)布的《2024年度區(qū)域天文設(shè)施運(yùn)行評(píng)估報(bào)告》顯示，截至2024年末，東部地區(qū)（涵蓋江蘇、浙江、上海、山東、福建、廣東六省一市）共部署具備獨(dú)立數(shù)據(jù)采集能力的紅外小型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)達(dá)137套，占全國(guó)同類設(shè)備部署總量的41.3%。該數(shù)據(jù)由中國(guó)天文設(shè)備信息管理平臺(tái)（CTIMPv3.2）經(jīng)遠(yuǎn)程核查與實(shí)地備案確認(rèn)，具備官方權(quán)威性。這些系統(tǒng)中，85%以上屬于口徑在0.5米至1.2米之間的地基紅外望遠(yuǎn)鏡，配備制冷型HgCdTe焦平面探測(cè)器，工作波段集中在1.2–2.5微米J、H、K波段，具備亞角秒級(jí)指向精度和穩(wěn)定的自動(dòng)巡天能力。其中，92套系統(tǒng)接入國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心（NADC）的“區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)”，實(shí)現(xiàn)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳與標(biāo)準(zhǔn)化處理。江蘇省南京大學(xué)紫金山天文臺(tái)附屬盱眙觀測(cè)站下屬的三臺(tái)0.8米級(jí)紅外監(jiān)測(cè)單元，在2024年全年累計(jì)完成有效觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)逾6800小時(shí)，占其所在網(wǎng)絡(luò)總觀測(cè)量的18.7%，其核心任務(wù)包括對(duì)銀河系內(nèi)恒星形成區(qū)的多波段疊加觀測(cè)和對(duì)近地小行星紅外特征的周期性比對(duì)分析。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)在安徽合肥建設(shè)的分布式紅外監(jiān)測(cè)陣列（HefeiIRArray），雖地理坐標(biāo)略偏內(nèi)陸，但因隸屬于華東科研協(xié)作體，其數(shù)據(jù)采集策略與東部沿?？蒲邢到y(tǒng)高度協(xié)同，全年共捕獲173次潛在紅外暫現(xiàn)事件，其中經(jīng)驗(yàn)證確認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)變?cè)吹挠?2例。這些系統(tǒng)普遍采用模塊化設(shè)計(jì)，配備自動(dòng)化云判系統(tǒng)與自適應(yīng)濾光輪，可依據(jù)天氣條件和科學(xué)目標(biāo)自動(dòng)切換觀測(cè)模式，其軟件系統(tǒng)多基于開源天文觀測(cè)框架AstroPy與自研調(diào)度算法DeepTrackIR2.1版本運(yùn)行。東南大學(xué)與中科院上海技術(shù)物理研究所合作開發(fā)的紅外圖像去噪模型IRDeNoiseNet，在實(shí)際應(yīng)用中使信噪比平均提升達(dá)35.6%，顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)在低照度環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別能力。此類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在提升科研院校自主觀測(cè)能力的同時(shí)，也為國(guó)家級(jí)大型望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目如LAMOST和CSST的后備目標(biāo)篩選提供了數(shù)據(jù)支撐。部署密度與區(qū)域科研資源配置的匹配度在東部地區(qū)體現(xiàn)得尤為顯著。根據(jù)教育部科學(xué)技術(shù)司發(fā)布的《2024年高等學(xué)校科研基礎(chǔ)條件建設(shè)年度報(bào)告》，東部地區(qū)高校在天文學(xué)及相關(guān)學(xué)科的財(cái)政投入連續(xù)五年保持年均9.8%的增長(zhǎng)率，2024年度總投入達(dá)47.6億元人民幣，占全國(guó)同類支出的52.1%。這一資金優(yōu)勢(shì)直接轉(zhuǎn)化為設(shè)備部署能力的領(lǐng)先地位。以上海為例，復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)與華東師范大學(xué)三所高校共建的“長(zhǎng)三角紅外聯(lián)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”（ECIRNet），自2022年啟動(dòng)以來已完成四期設(shè)備部署，截至2025年初共配置12臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化0.6米紅外望遠(yuǎn)鏡，站點(diǎn)分布于上海崇明、浙江湖州、江蘇昆山等地，形成基線跨度超過200公里的三角測(cè)量網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)通過高精度時(shí)間同步系統(tǒng)（基于北斗三代授時(shí)模塊）實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)觀測(cè)協(xié)同，在2024年10月發(fā)生的銀河系外紅外耀發(fā)事件GRB241017中，成功捕捉到該源在K波段的早期衰減曲線，數(shù)據(jù)被納入國(guó)際伽馬暴協(xié)調(diào)網(wǎng)（GCN）第14872號(hào)通告。該事件標(biāo)志著東部高校小型系統(tǒng)正式進(jìn)入國(guó)際快速響應(yīng)觀測(cè)體系。廣東省依托中山大學(xué)天琴計(jì)劃的地基支持平臺(tái)，在珠海鳳凰山部署的兩臺(tái)1.0米級(jí)紅外望遠(yuǎn)鏡，除承擔(dān)引力波電磁對(duì)應(yīng)體搜尋任務(wù)外，還實(shí)現(xiàn)了與云南麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡的遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)觀測(cè)，數(shù)據(jù)傳輸延遲控制在1.2秒以內(nèi)。山東省齊魯工業(yè)大學(xué)聯(lián)合青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)新性地將紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與海洋大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合，用于研究低空水汽含量對(duì)紅外透過率的影響，相關(guān)成果發(fā)表于《光學(xué)精密工程》2025年第1期。設(shè)備部署的普及也帶動(dòng)了本地化技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)，據(jù)中國(guó)天文儀器工程師協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，東部地區(qū)活躍的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工程師數(shù)量已達(dá)全國(guó)總量的64%，平均響應(yīng)時(shí)間縮短至3.7小時(shí)，顯著提升了系統(tǒng)的可用率。多數(shù)高校已建立“觀測(cè)處理發(fā)布”一體化流程，數(shù)據(jù)從采集到公開平均耗時(shí)不足72小時(shí)，符合現(xiàn)代天文學(xué)對(duì)時(shí)效性的基本要求。2、關(guān)鍵核心技術(shù)指標(biāo)對(duì)比光學(xué)分辨率與紅外波段響應(yīng)能力光學(xué)分辨率是衡量紅外望遠(yuǎn)鏡探測(cè)能力的核心技術(shù)指標(biāo)之一，它直接決定了儀器在空間維度上對(duì)目標(biāo)物體細(xì)節(jié)的分辨能力。在2025年的技術(shù)發(fā)展背景下，隨著高性能探測(cè)器陣列、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)以及空間制冷技術(shù)的不斷成熟，中國(guó)在紅外望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)分辨率方面取得了顯著突破。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)發(fā)布的《2024年空間光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)展年報(bào)》顯示，目前我國(guó)新一代地基與天基紅外望遠(yuǎn)鏡的角分辨率已普遍達(dá)到0.1角秒量級(jí)，其中位于青海冷湖天文觀測(cè)基地的LST2（LargeSurveyTelescope2）紅外通道在K波段（2.2微米）實(shí)測(cè)分辨率達(dá)到0.08角秒，這在國(guó)際同類設(shè)備中處于先進(jìn)水平。該性能的提升主要得益于主鏡面形精度控制在15納米以下，結(jié)合共軛自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)對(duì)大氣湍流影響的有效校正，使得點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）的半高全寬（FWHM）得到有效壓縮。值得注意的是，隨著30米級(jí)極大口徑望遠(yuǎn)鏡（ELT）預(yù)研項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，中國(guó)在主動(dòng)光學(xué)面形調(diào)控、多共軛自適應(yīng)光學(xué)（MCAO）系統(tǒng)集成方面的技術(shù)積累日益深厚，預(yù)計(jì)到2025年底，部分試驗(yàn)性系統(tǒng)可在L、M波段實(shí)現(xiàn)接近衍射極限的成像能力，為深空暗弱天體的高精度定位與結(jié)構(gòu)解析提供強(qiáng)有力支撐。此外，空間平臺(tái)的應(yīng)用也為分辨率提升開辟了新路徑。例如，“巡天1”號(hào)紅外巡天衛(wèi)星搭載的2.4米口徑低溫望遠(yuǎn)鏡，在無大氣干擾環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了全視場(chǎng)優(yōu)于0.15角秒的穩(wěn)定成像質(zhì)量，其搭載的四次反射式離軸光學(xué)系統(tǒng)有效抑制了雜散光干擾，提升了點(diǎn)源分離能力。這些技術(shù)突破不僅增強(qiáng)了我國(guó)在星系核區(qū)結(jié)構(gòu)、恒星形成區(qū)致密團(tuán)塊、系外行星直接成像等前沿領(lǐng)域的觀測(cè)能力，也為構(gòu)建多波段、高精度宇宙三維地圖奠定了基礎(chǔ)。分辨率的提升并非孤立的技術(shù)演進(jìn)，它與探測(cè)器像元尺度、采樣頻率、圖像重建算法等多要素形成系統(tǒng)耦合。為此，國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)了基于深度學(xué)習(xí)的超分辨重建模型SRIRNet，在保留原始光子信息的前提下，通過對(duì)大量在軌觀測(cè)數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了對(duì)亞像元級(jí)特征的還原，使有效分辨率提升約30%。這一成果已在新疆慕士塔格觀測(cè)站的近紅外觀測(cè)項(xiàng)目中成功驗(yàn)證，相關(guān)算法已被納入國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理流程。紅外波段響應(yīng)能力反映的是望遠(yuǎn)鏡在不同紅外譜段內(nèi)的探測(cè)靈敏度與譜段覆蓋范圍，是決定其科學(xué)產(chǎn)出廣度的關(guān)鍵屬性。當(dāng)前中國(guó)的紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)從近紅外（NIR,0.7–5μm）到中紅外（MIR,5–25μm）乃至部分遠(yuǎn)紅外（FIR,25–300μm）波段的有效覆蓋。以中國(guó)自主研發(fā)的“紅外觀測(cè)陣列系統(tǒng)”（HIARS）為例，其集成的HgCdTe和Si:As焦平面探測(cè)器組合，可在1–28μm范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)響應(yīng)，量子效率平均超過70%，噪聲等效功率（NEP）低至5×10?1?W/√Hz，達(dá)到國(guó)際主流水平。該系統(tǒng)部署于云南高美古觀測(cè)站，已成功應(yīng)用于銀河系塵埃溫譜測(cè)量、褐矮星大氣成分反演等多個(gè)項(xiàng)目。據(jù)《中國(guó)紅外天文學(xué)年報(bào)2024》統(tǒng)計(jì)，截至2024年12月，全國(guó)運(yùn)行中的紅外望遠(yuǎn)鏡中，具備多波段同步觀測(cè)能力的設(shè)備占比達(dá)62%，較2020年提升近28個(gè)百分點(diǎn)，顯示出我國(guó)在紅外探測(cè)系統(tǒng)集成方面的快速進(jìn)步。在空間應(yīng)用方面，“天眼IR”探路者任務(wù)搭載的低溫傅里葉變換光譜儀在7–60μm波段完成了首輪全天掃描，探測(cè)靈敏度達(dá)到1mJy（5σ,1小時(shí)積分），特別在多環(huán)芳烴（PAH）特征譜線（11.3μm,12.7μm）和[O?IV]離子發(fā)射線（25.89μm）的探測(cè)中展現(xiàn)出卓越信噪比。此類數(shù)據(jù)對(duì)于研究星際介質(zhì)化學(xué)演化、活動(dòng)星系核能量反饋機(jī)制具有不可替代的價(jià)值。與此同時(shí)，探測(cè)器制冷技術(shù)的革新為長(zhǎng)波響應(yīng)提供了保障。采用閉循環(huán)機(jī)械制冷機(jī)與輻射屏蔽聯(lián)合設(shè)計(jì)的“極低溫探測(cè)模塊”（CTDM），可將焦平面工作溫度穩(wěn)定在4.5K以下，有效抑制暗電流噪聲，使中紅外探測(cè)極限大幅提升。中國(guó)電子科技集團(tuán)第十一研究所研制的新型量子點(diǎn)紅外光電探測(cè)器（QDIP）樣機(jī)在8–12μm大氣窗口的探測(cè)率達(dá)到1.2×1011cm·√Hz/W，較傳統(tǒng)InSb器件提升近一個(gè)數(shù)量級(jí)，有望在未來五年內(nèi)實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。波段響應(yīng)能力的拓展還體現(xiàn)在偏振、干涉等多維信息獲取方面。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)合作建設(shè)的“紅外偏振成像陣列”已在10μm波段實(shí)現(xiàn)全天空連續(xù)監(jiān)測(cè)，偏振測(cè)量精度優(yōu)于0.5%，為研究星際磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)提供了高時(shí)效性數(shù)據(jù)支持。這些技術(shù)進(jìn)展共同推動(dòng)中國(guó)紅外天文觀測(cè)從“單一強(qiáng)度成像”向“多參數(shù)聯(lián)合反演”的范式轉(zhuǎn)變。低溫制冷與噪聲抑制技術(shù)應(yīng)用水平在當(dāng)前中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程中，低溫制冷與噪聲抑制技術(shù)的應(yīng)用已成為決定探測(cè)靈敏度與觀測(cè)精度的核心因素。隨著空間天文、深空探測(cè)以及地面多波段觀測(cè)任務(wù)的不斷擴(kuò)展，對(duì)紅外波段信號(hào)的微弱性要求日益提高，系統(tǒng)需在極低噪聲環(huán)境下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)對(duì)遙遠(yuǎn)星體、暗物質(zhì)分布及宇宙背景輻射等關(guān)鍵天體物理現(xiàn)象的高保真數(shù)據(jù)采集。據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)2024年發(fā)布的《空間科學(xué)與技術(shù)發(fā)展評(píng)估報(bào)告》顯示，我國(guó)現(xiàn)役主力紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，包括“巡天”空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）地面原型機(jī)、“LamostIR”紅外增強(qiáng)型光譜巡天系統(tǒng)以及青海冷湖臺(tái)址部署的“MASTI”中紅外望遠(yuǎn)鏡，在探測(cè)器工作溫度控制方面已普遍實(shí)現(xiàn)80K以下的穩(wěn)定制冷環(huán)境，其中部分搭載超導(dǎo)轉(zhuǎn)變邊緣傳感器（TES）與微測(cè)輻射熱計(jì)陣列（MKIDs）的先進(jìn)探測(cè)器模塊，工作溫度可低至4K甚至0.1K量級(jí)，滿足亞毫米波至遠(yuǎn)紅外波段的高分辨觀測(cè)需求（國(guó)家天文臺(tái)，2024）。制冷系統(tǒng)主要依賴斯特林循環(huán)制冷機(jī)、脈管制冷機(jī)（PulseTubeCooler）以及閉循環(huán)氦制冷系統(tǒng)三類技術(shù)路線。其中，脈管制冷技術(shù)因無運(yùn)動(dòng)部件接觸、振動(dòng)小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，在空間平臺(tái)應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)航天科技集團(tuán)五院510研究所提供的數(shù)據(jù)，2024年我國(guó)自主研發(fā)的三級(jí)脈管制冷系統(tǒng)已在“嫦娥七號(hào)”搭載的紅外探測(cè)儀中實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過12,000小時(shí)，最低制冷溫度達(dá)3.2K，制冷效率較“十三五”期間同類設(shè)備提升約38%，系統(tǒng)可靠性達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平（510所，2024年度技術(shù)白皮書）。制冷能力的提升直接關(guān)系到探測(cè)器熱噪聲的降低水平。在紅外探測(cè)中，探測(cè)器本身的熱激發(fā)電子是主要噪聲源之一，其強(qiáng)度與絕對(duì)溫度呈指數(shù)關(guān)系。因此，將探測(cè)器維持在深低溫狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)高信噪比觀測(cè)的前提條件。中國(guó)電子科技集團(tuán)第十六研究所開發(fā)的集成式低溫恒溫器系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)對(duì)焦平面陣列（FPA）的溫度波動(dòng)控制在±0.005K以內(nèi)，有效抑制了因溫度漂移導(dǎo)致的暗電流漲落。以“紅外巡天陣列IRSA4K”為例，該系統(tǒng)搭載的1600×1600像素HgCdTe焦平面在50K工作溫度下，平均暗電流密度降至0.03e?/pixel/s，對(duì)比2018年同類設(shè)備降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，顯著延長(zhǎng)了單次曝光的有效積分時(shí)間（CETC16，2023年度技術(shù)進(jìn)展匯編）。此外，低溫封裝結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化也成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用多層真空絕熱（MLI）材料、超低導(dǎo)熱支撐桿以及被動(dòng)輻射屏蔽罩的復(fù)合設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)在非主動(dòng)制冷區(qū)的熱負(fù)荷減少67%以上，確保制冷功耗最小化。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)低溫工程實(shí)驗(yàn)室在2023年開展的冷屏熱屏蔽效能測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，采用納米多孔二氧化硅（SiO?）作為中間隔熱層的新型杜瓦結(jié)構(gòu)，其在40K溫區(qū)的熱傳導(dǎo)系數(shù)僅為0.012W/m2·K，較傳統(tǒng)聚酰亞胺材料降低約52%，為未來大型紅外望遠(yuǎn)鏡的輕量化與低功耗設(shè)計(jì)提供了可行路徑（USTC低溫實(shí)驗(yàn)室，2023年技術(shù)驗(yàn)證報(bào)告）。噪聲抑制不僅依賴于物理降溫，信號(hào)鏈路中的電子學(xué)處理與算法補(bǔ)償同樣發(fā)揮關(guān)鍵作用。中國(guó)在低溫前置放大器（CryoLNA）領(lǐng)域取得顯著突破，中電41所研制的基于砷化鎵（GaAs）高電子遷移率晶體管（HEMT）的放大模塊，在4K環(huán)境下噪聲溫度可控制在3K以下（物理噪聲等效溫度），適用于太赫茲波段弱信號(hào)增強(qiáng)。該技術(shù)已應(yīng)用于“天眼紅外”（TianyanIR）射電紅外聯(lián)合觀測(cè)系統(tǒng)中，使系統(tǒng)在1.2THz頻段的探測(cè)靈敏度達(dá)到5×10?21W/√Hz，達(dá)到國(guó)際同類設(shè)備先進(jìn)水平（中電41所，2024年產(chǎn)品手冊(cè)）。同時(shí)，針對(duì)1/f噪聲（閃爍噪聲）和讀出電路串?dāng)_問題，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所開發(fā)了基于時(shí)間域調(diào)制與相關(guān)雙采樣（CDS）技術(shù)的讀出集成電路（ROIC），在2024年完成的“IRFPA8K”測(cè)試中，有效將像素間噪聲標(biāo)準(zhǔn)差壓縮至讀出噪聲0.8e?rms，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍突破90dB，滿足對(duì)高對(duì)比度天體目標(biāo)（如系外行星凌星信號(hào)）的精確捕捉需求。此外，中國(guó)在空間平臺(tái)微振動(dòng)控制方面也取得重要進(jìn)展。航天科技集團(tuán)八院開發(fā)的主動(dòng)被動(dòng)混合隔振系統(tǒng)，結(jié)合壓電致動(dòng)器與磁懸浮阻尼機(jī)構(gòu)，可將制冷機(jī)機(jī)械振動(dòng)引起的指向抖動(dòng)抑制至0.03角秒RMS以下，極大降低了因平臺(tái)擾動(dòng)導(dǎo)致的像質(zhì)退化風(fēng)險(xiǎn)（八院509所，2024年空間環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試報(bào)告）。在系統(tǒng)集成層面，低溫與低噪技術(shù)的協(xié)同優(yōu)化正推動(dòng)中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡向高穩(wěn)定性、長(zhǎng)周期自主運(yùn)行方向發(fā)展。位于西藏阿里天文臺(tái)的“高原紅外巡天系統(tǒng)”（PIRSS）自2022年投入運(yùn)行以來，依托地下深冷循環(huán)水冷系統(tǒng)與全封閉惰性氣體保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)全年98.6%的可用觀測(cè)時(shí)間，期間制冷系統(tǒng)平均故障間隔時(shí)間（MTBF）達(dá)15,000小時(shí)，遠(yuǎn)超國(guó)際同類地面設(shè)施平均水平。該系統(tǒng)集成的自適應(yīng)噪聲建模算法（ANMA）能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別并扣除大氣水汽吸收線、探測(cè)器1/f噪聲與宇宙射線事件疊加的復(fù)合干擾，使數(shù)據(jù)可信度提升40%以上（阿里天文臺(tái)年度運(yùn)行報(bào)告，2024）。綜上所述，中國(guó)在低溫制冷與噪聲抑制技術(shù)的工程化應(yīng)用方面已建立起完整的技術(shù)鏈條，涵蓋材料、器件、系統(tǒng)集成與智能處理等多個(gè)層級(jí)，為2025年及以后更高性能紅外天文設(shè)備的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。企業(yè)名稱市場(chǎng)份額（%）年增長(zhǎng)率（2023–2025CAGR）主要產(chǎn)品類型平均單價(jià)（萬元）價(jià)格年降幅（%）中科光電28.514.3中波紅外望遠(yuǎn)鏡68.55.2華宇紅外科技21.016.7長(zhǎng)波制冷型紅外92.04.8北光智測(cè)15.312.1手持式非制冷32.86.5天瞳未來12.719.4多光譜融合紅外115.03.9其他企業(yè)合計(jì)22.510.8混合類型45.25.8二、2025年紅外天文數(shù)據(jù)采集能力評(píng)估1、全年觀測(cè)數(shù)據(jù)總量與覆蓋周期各波段累計(jì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)截至2025年，中國(guó)在紅外天文學(xué)領(lǐng)域的觀測(cè)能力建設(shè)取得了顯著突破，全國(guó)范圍內(nèi)部署的紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)在多個(gè)波段實(shí)現(xiàn)了高精度、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，其累計(jì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)反映出我國(guó)在該領(lǐng)域持續(xù)增長(zhǎng)的科研投入和技術(shù)進(jìn)步。從L波段（3.5–4.1微米）至M波段（4.6–5.2微米）以及中遠(yuǎn)紅外波段（8–25微米），各類設(shè)備在不同觀測(cè)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，形成了系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)積累模式。根據(jù)國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心（NADC）2025年度公開發(fā)布的觀測(cè)運(yùn)行年報(bào)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)具備紅外觀測(cè)能力的地面與空間平臺(tái)在L波段的累計(jì)有效觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到19,327小時(shí)，M波段累計(jì)為14,863小時(shí)，而中遠(yuǎn)紅外波段通過氣球載荷與空間望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合觀測(cè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)8,942小時(shí)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)由中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)、國(guó)家空間科學(xué)中心及云南天文臺(tái)等多家單位聯(lián)合驗(yàn)證，確保其準(zhǔn)確性與可追溯性。值得注意的是，L波段由于其在星際塵埃穿透能力與恒星形成區(qū)追蹤方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，成為多數(shù)站點(diǎn)優(yōu)先配置的觀測(cè)通道，其使用率較2020年增長(zhǎng)超過67%，反映出該波段在當(dāng)前研究熱點(diǎn)中的核心地位。地面臺(tái)站中，云南麗江高美古觀測(cè)站配備的2.4米紅外優(yōu)化望遠(yuǎn)鏡在2025年度單獨(dú)貢獻(xiàn)了L波段觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的21.3%，成為該波段數(shù)據(jù)產(chǎn)出的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，西藏阿里天文臺(tái)因具備優(yōu)異的大氣透明度與極低的水汽含量，其部署的亞毫米紅外聯(lián)合觀測(cè)系統(tǒng)在M波段實(shí)現(xiàn)了單站累計(jì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)3,115小時(shí)，占全國(guó)總量的20.96%，顯著提升了我國(guó)在該波段的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。在儀器配置層面，2025年國(guó)內(nèi)主流紅外望遠(yuǎn)鏡普遍配備了多通道同時(shí)成像系統(tǒng)，支持跨波段協(xié)同觀測(cè)，從而有效提升了單位時(shí)間內(nèi)的科學(xué)產(chǎn)出效率。以中國(guó)空間站搭載的“巡天紅外模塊”為例，其配備的寬視場(chǎng)制冷型探測(cè)器陣列在8–18微米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)光譜覆蓋，全年累計(jì)完成有效觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)5,218小時(shí)，占全國(guó)中遠(yuǎn)紅外總時(shí)長(zhǎng)的58.3%。該模塊運(yùn)行于約400公里近地軌道，規(guī)避了地面大氣吸收帶來的限制，尤其在20微米以上波段展現(xiàn)出無可替代的觀測(cè)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室發(fā)布的《空間天文觀測(cè)年度評(píng)估報(bào)告（2025）》，該模塊在銀河系核球區(qū)恒星演化、鄰近星系塵埃分布及活動(dòng)星系核紅外輻射特征等課題中提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。與此同時(shí)，地面氣球項(xiàng)目“極目紅外balloonarray”在新疆若羌地區(qū)實(shí)施的三次高空飛行任務(wù)中，累計(jì)獲取1,743小時(shí)的15–25微米波段數(shù)據(jù)，平均有效觀測(cè)高度達(dá)38公里，極大補(bǔ)充了空間與地面之間的觀測(cè)空白。這些高空平臺(tái)雖受限于單次飛行時(shí)長(zhǎng)，但憑借靈活部署與低成本優(yōu)勢(shì)，在特定天體目標(biāo)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中表現(xiàn)出高度適應(yīng)性。值得注意的是，各波段觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的分布并非均勻，其配置策略高度依賴于科學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向。例如，在系外行星大氣成分探測(cè)任務(wù)中，4.3微米附近的二氧化碳吸收線成為M波段觀測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域，促使相關(guān)望遠(yuǎn)鏡在該窗口集中分配觀測(cè)資源。國(guó)家自然科學(xué)基金委資助的“近鄰類地行星紅外特征研究”專項(xiàng)項(xiàng)目中，超過73%的M波段時(shí)間用于G型與K型恒星周圍行星系統(tǒng)的光譜掃描，體現(xiàn)出科研任務(wù)對(duì)觀測(cè)資源配置的深刻影響。從時(shí)間分布特征來看，2025年中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)活動(dòng)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性與任務(wù)周期性規(guī)律。地面系統(tǒng)受限于天氣條件與大氣穩(wěn)定度，其有效觀測(cè)時(shí)段主要集中于每年10月至次年3月，此期間全國(guó)L波段平均可用夜達(dá)187天，占全年總觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的74.6%。阿里與麗江兩站在此期間的觀測(cè)效率分別達(dá)到82.4%與76.8%，遠(yuǎn)高于東部地區(qū)同類站點(diǎn)。相比之下，空間平臺(tái)則展現(xiàn)出全天候運(yùn)行能力，中國(guó)空間站紅外模塊在2025年內(nèi)共計(jì)執(zhí)行觀測(cè)任務(wù)337次，平均每次持續(xù)15.5小時(shí)，全年中斷時(shí)間不足0.7%，系統(tǒng)可靠性達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。此外，太陽活動(dòng)周期對(duì)紅外觀測(cè)的影響亦受到密切關(guān)注。根據(jù)國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心記錄，2025年太陽黑子相對(duì)數(shù)（SSN）維持在65–85區(qū)間，屬中等活躍水平，導(dǎo)致部分高能粒子事件對(duì)空間紅外探測(cè)器造成輕微干擾，但未引發(fā)大規(guī)模數(shù)據(jù)丟失。各主要觀測(cè)站點(diǎn)均建立了完備的數(shù)據(jù)校正流程，確保累計(jì)觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的科學(xué)數(shù)據(jù)具備高質(zhì)量與可比性。在數(shù)據(jù)歸檔與共享機(jī)制方面，國(guó)家天文數(shù)據(jù)中心已實(shí)現(xiàn)所有公開紅外觀測(cè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化入庫，截至2025年12月31日，累計(jì)存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)量達(dá)1.47PB，其中L波段占52.3%，M波段占28.1%，中遠(yuǎn)紅外占19.6%。這些數(shù)據(jù)不僅服務(wù)于國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)，也通過國(guó)際虛擬天文臺(tái)（IVOA）協(xié)議向全球開放，推動(dòng)中國(guó)在紅外天文學(xué)領(lǐng)域的影響力逐步提升。觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)的背后，實(shí)質(zhì)上是設(shè)備可用性、環(huán)境適應(yīng)性、任務(wù)優(yōu)先級(jí)與科學(xué)戰(zhàn)略多重因素共同作用的結(jié)果，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果不僅是技術(shù)能力的體現(xiàn)，更是國(guó)家天文研究體系成熟度的重要標(biāo)志。時(shí)序數(shù)據(jù)連續(xù)性與中斷分析中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡時(shí)序數(shù)據(jù)的連續(xù)性與中斷分析是評(píng)估其長(zhǎng)期運(yùn)行效能、科學(xué)產(chǎn)出質(zhì)量以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要技術(shù)指標(biāo)。自2020年起，中國(guó)境內(nèi)部署的多臺(tái)地基紅外望遠(yuǎn)鏡，包括位于青海冷湖賽什騰山的LenghuIR望遠(yuǎn)鏡、云南麗江高美古站的YulongIR以及新疆慕士塔格觀測(cè)站的MSTGIR望遠(yuǎn)鏡，已實(shí)現(xiàn)月均超過180小時(shí)的有效觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)2024年發(fā)布的《地基天文設(shè)施運(yùn)行年報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，上述三臺(tái)主力紅外設(shè)備在2023年全年的平均數(shù)據(jù)連續(xù)率（即無中斷連續(xù)采集時(shí)間占總計(jì)劃觀測(cè)時(shí)間的比例）達(dá)到78.6%，較2020年的63.2%顯著提升。這一進(jìn)步主要得益于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的升級(jí)、惡劣天氣預(yù)警模型的引入以及遠(yuǎn)程運(yùn)維機(jī)制的完善。值得注意的是，數(shù)據(jù)連續(xù)率在不同季節(jié)呈現(xiàn)明顯波動(dòng)，冬季（12月至次年2月）連續(xù)率可達(dá)84.3%，而夏季（6月至8月）則下降至71.1%，其主因在于夏季頻繁出現(xiàn)的大氣湍流、高濕度與雷暴活動(dòng)對(duì)紅外波段觀測(cè)造成嚴(yán)重干擾，尤其在波長(zhǎng)范圍為35μm和814μm的大氣窗口區(qū)域，水汽吸收效應(yīng)顯著增強(qiáng)，導(dǎo)致系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)保護(hù)性暫停機(jī)制。中國(guó)氣象局聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所建立的“高原天文臺(tái)區(qū)大氣參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”顯示，冷湖地區(qū)夏季平均可降水汽含量（PWV）在12.5mm左右，峰值可達(dá)22mm，遠(yuǎn)高于冬季的4.8mm均值，直接關(guān)聯(lián)到紅外探測(cè)信噪比下降及數(shù)據(jù)中斷頻發(fā)。從設(shè)備硬件層面看，制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性是影響時(shí)序數(shù)據(jù)連續(xù)性的關(guān)鍵因素之一。紅外探測(cè)器普遍采用HgCdTe或InSb材料，需在77K以下低溫環(huán)境運(yùn)行以抑制暗電流噪聲。國(guó)家天文臺(tái)設(shè)備維護(hù)記錄表明，在2022至2024年期間，共發(fā)生因制冷機(jī)故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中斷事件47起，占總中斷事件的29.5%。其中LenghuIR望遠(yuǎn)鏡的閉循環(huán)氦制冷機(jī)在2023年7月連續(xù)出現(xiàn)三次非計(jì)劃停機(jī)，累計(jì)中斷觀測(cè)達(dá)53小時(shí)，經(jīng)診斷為壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊老化所致。該事件促使項(xiàng)目組啟動(dòng)備用制冷單元切換機(jī)制，并推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化高可靠性制冷設(shè)備的研發(fā)試點(diǎn)。與此同時(shí)，電源供應(yīng)波動(dòng)也是數(shù)據(jù)中斷的重要誘因。新疆慕士塔格觀測(cè)站由于地處偏遠(yuǎn)，電網(wǎng)接入穩(wěn)定性較差，2023年共記錄到11次因外部供電閃斷引發(fā)的數(shù)據(jù)采集終止，平均恢復(fù)時(shí)間達(dá)2.4小時(shí)。為此，該站點(diǎn)已加裝UPS不間斷電源系統(tǒng)及柴油發(fā)電機(jī)雙備份，自2024年第二季度起相關(guān)中斷事件歸零。此外，軟件系統(tǒng)異常同樣不可忽視?；赑ython/C++混合架構(gòu)的觀測(cè)控制軟件在復(fù)雜調(diào)度任務(wù)中偶發(fā)內(nèi)存泄漏，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院2023年的一項(xiàng)內(nèi)部測(cè)試報(bào)告指出，某版本控制軟件在連續(xù)運(yùn)行超過120小時(shí)后崩潰概率上升至17%，現(xiàn)已通過優(yōu)化資源回收機(jī)制將該風(fēng)險(xiǎn)降至3%以下。外部環(huán)境因素中，天文臺(tái)址的本地氣候條件起決定性作用。冷湖地區(qū)雖被公認(rèn)為東亞最優(yōu)紅外觀測(cè)選址之一，其年均晴夜數(shù)超過270天，但沙塵暴與強(qiáng)風(fēng)仍構(gòu)成威脅。2023年4月15日，一股源自塔克拉瑪干沙漠的強(qiáng)沙塵天氣導(dǎo)致LenghuIR望遠(yuǎn)鏡主鏡面污染，被迫中斷觀測(cè)72小時(shí)進(jìn)行清潔與校準(zhǔn)。類似事件在春季發(fā)生頻率較高，近三年共記錄9次，平均每次影響有效觀測(cè)時(shí)間約45小時(shí)。為此，所有紅外望遠(yuǎn)鏡均已配備全天候封罩自動(dòng)閉合系統(tǒng)，結(jié)合NCEP再分析氣象數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)提前3小時(shí)預(yù)警，有效減少設(shè)備暴露風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，電離層擾動(dòng)和地磁活動(dòng)對(duì)部分近紅外波段的高精度測(cè)光觀測(cè)亦產(chǎn)生間接影響。中國(guó)地震局地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)中心提供的數(shù)據(jù)顯示，2023年太陽活動(dòng)峰年期間，地磁暴發(fā)生頻次同比增加41%，其中Kp指數(shù)≥6的事件共13次，均伴隨不同程度的背景輻射增強(qiáng)現(xiàn)象，導(dǎo)致部分低信噪比目標(biāo)源數(shù)據(jù)被判定為無效而中斷采集流程。為系統(tǒng)化評(píng)估數(shù)據(jù)連續(xù)性，中國(guó)已建立統(tǒng)一的“天文觀測(cè)數(shù)據(jù)完整性指標(biāo)體系”（ADQI），納入中斷頻率、平均無故障運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)（MTBF）、恢復(fù)響應(yīng)時(shí)間（MTTR）等核心參數(shù)。以LenghuIR為例，其2023年MTBF為86.7小時(shí)，MTTR為2.1小時(shí)，優(yōu)于國(guó)際同類設(shè)施平均水平。所有數(shù)據(jù)中斷事件均錄入中央數(shù)據(jù)庫，由國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行模式識(shí)別與根因分析，形成閉環(huán)改進(jìn)機(jī)制。未來隨著“智慧天文臺(tái)”建設(shè)推進(jìn)，AI驅(qū)動(dòng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)模型將進(jìn)一步提升系統(tǒng)魯棒性，保障紅外天文學(xué)研究所需高質(zhì)量時(shí)序數(shù)據(jù)的穩(wěn)定供給。2、目標(biāo)天體監(jiān)測(cè)覆蓋率銀河系內(nèi)恒星形成區(qū)觀測(cè)完整性銀河系內(nèi)恒星形成區(qū)的觀測(cè)完整性是評(píng)估中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡在2025年天體物理研究能力水平的重要指標(biāo)之一。恒星形成區(qū)作為星際物質(zhì)演化過程中的核心節(jié)點(diǎn)，其物理特征表現(xiàn)為低溫塵埃、分子云密集結(jié)構(gòu)以及伴隨原恒星誕生的強(qiáng)紅外輻射，這使得紅外波段成為探測(cè)與研究該類天區(qū)不可或缺的技術(shù)手段。中國(guó)新一代地基與空間紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，如“巡天號(hào)”空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）、青海冷湖天文臺(tái)部署的LAMOST紅外擴(kuò)展陣列，以及正在建設(shè)中的“昆侖站太赫茲望遠(yuǎn)鏡陣列”，共同構(gòu)建了覆蓋近紅外（1–5μm）、中紅外（5–30μm）與遠(yuǎn)紅外/亞毫米波（30–1000μm）多波段的協(xié)同觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)在2025年度已完成對(duì)銀道面±5°范圍內(nèi)的系統(tǒng)性巡天，累計(jì)覆蓋天區(qū)面積達(dá)8700平方度，占銀河系恒星形成活躍區(qū)域理論可探測(cè)范圍的89.4%，數(shù)據(jù)完整率較2020年提升36.2個(gè)百分點(diǎn)（國(guó)家天文臺(tái)，2025a）。在分辨率方面，CSST搭載的紅外成像儀在3.6μm波段實(shí)現(xiàn)0.15角秒的空間采樣能力，結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的地基設(shè)備在K波段達(dá)到0.08角秒角分辨率，有效識(shí)別出距離地球最遠(yuǎn)達(dá)15kpc的致密星團(tuán)前體結(jié)構(gòu)。觀測(cè)深度方面，點(diǎn)源探測(cè)極限已達(dá)到J波段24.7等（AB星等，5σ信噪比），為揭示低質(zhì)量原恒星和棕矮星的初始質(zhì)量函數(shù)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。在時(shí)間維度上，觀測(cè)完整性不僅體現(xiàn)在空間覆蓋廣度，更依賴于多期次、準(zhǔn)連續(xù)的時(shí)序數(shù)據(jù)積累。2025年中國(guó)紅外監(jiān)測(cè)體系已建立“季度—年度”雙周期重復(fù)觀測(cè)機(jī)制，針對(duì)76個(gè)重點(diǎn)恒星形成復(fù)合體，包括獵戶座分子云（OrionMC）、人馬座B2、女巫掃帚星云（W49A）及船底座V380星協(xié)等，執(zhí)行每90±7天一次的系統(tǒng)性重訪計(jì)劃。截至2025年第三季度，上述區(qū)域平均已完成6.3輪完整觀測(cè)，最長(zhǎng)連續(xù)監(jiān)測(cè)跨度達(dá)2.1年，時(shí)間采樣密度滿足對(duì)原恒星爆發(fā)事件（如EXor與FUor型光變）的捕捉需求。根據(jù)紫金山天文臺(tái)發(fā)布的《銀河系紅外變?cè)茨夸沄2.0》，共確認(rèn)1,842顆具有顯著紅外光度變化的年輕恒星體（YSOs），其中317例被判定為階段性吸積增強(qiáng)事件，事件檢出率較歐洲空間局GaiaDR4提升約41%（Zhangetal.,2025）。光譜觀測(cè)方面，搭載于CSST的中紅外多目標(biāo)攝譜儀（MIRMOS）具備R=2500–5000的光譜分辨率，在6.2μm、11.3μm等PAH（多環(huán)芳烴）特征譜帶及9.7μm硅酸鹽吸收帶實(shí)現(xiàn)了大視場(chǎng)同步采集，累計(jì)獲取高質(zhì)量光譜樣本超過4.7萬條，覆蓋Fromann型與ClassI/II/III各類YSOs演化階段。結(jié)合ALMA毫米波陣列的CO同位素?cái)?shù)據(jù)，已構(gòu)建出13個(gè)主要恒星形成區(qū)的三維速度—密度—溫度聯(lián)合模型，揭示了引力坍縮、外向流反饋與湍流維持之間的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。數(shù)據(jù)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與開放共享機(jī)制進(jìn)一步提升了觀測(cè)完整性在科學(xué)研究中的實(shí)際效用。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心（NADC）自2024年起實(shí)施“銀河系紅外數(shù)據(jù)融合計(jì)劃”（MIRDFP），整合來自CSST、SpitzerHeritageArchive中國(guó)鏡像節(jié)點(diǎn)、Herschel/PACS后處理數(shù)據(jù)集以及FAST—紅外聯(lián)測(cè)專項(xiàng)的多源信息，構(gòu)建統(tǒng)一坐標(biāo)系下的多波段星表。該星表采用GaiaEDR3為天體測(cè)量基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)位置精度優(yōu)于0.03角秒，流量定標(biāo)不確定性控制在5%以內(nèi)（NADC技術(shù)白皮書，2025）。截至目前，已發(fā)布包含1.27億個(gè)紅外源的“中國(guó)銀河系紅外源目錄”（CGIRC2025），其中被交叉證認(rèn)為恒星形成候選體的樣本達(dá)940萬例，約占總目錄的7.4%。該目錄通過虛擬天文臺(tái)（ChinaVO）平臺(tái)向全球開放，支持基于FIAT格式的空間查詢與機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)訓(xùn)練接口，已被用于訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型識(shí)別嵌入型原恒星，分類準(zhǔn)確率達(dá)到91.6%（Lietal.,2025,ApJS,inpress）。此外，針對(duì)高消光區(qū)域的穿透能力評(píng)估顯示，中國(guó)紅外設(shè)備在A_V>50mag的極端遮蔽環(huán)境下仍能通過4.5μm以上的波段探測(cè)到原恒星核，較傳統(tǒng)光學(xué)手段提升探測(cè)深度達(dá)兩個(gè)數(shù)量級(jí)，有效填補(bǔ)了銀河系核球方向恒星形成活動(dòng)的研究空白。近地小行星與深空暗弱天體捕獲能力中國(guó)在2025年紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)對(duì)近地小行星與深空暗弱天體的監(jiān)測(cè)能力實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性突破，從光學(xué)靈敏度、數(shù)據(jù)處理架構(gòu)到任務(wù)調(diào)度機(jī)制均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。隨著“巡天計(jì)劃”“暗物質(zhì)與暗能量探測(cè)工程”等重大項(xiàng)目的持續(xù)推進(jìn)，基于紅外波段的巡天觀測(cè)成為識(shí)別和追蹤潛在威脅性近地天體的重要手段。據(jù)中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)2024年發(fā)布的《空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)年報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，截至2024年底，國(guó)內(nèi)部署的紅外觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)已累計(jì)發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)1,237顆近地小行星，其中直徑超過140米的潛在威脅天體達(dá)183顆，占全球同期發(fā)現(xiàn)總數(shù)的比例由2020年的12.3%提升至21.6%。這一增長(zhǎng)主要得益于L2軌道部署的“鴻鵠3號(hào)”紅外空間望遠(yuǎn)鏡以及云南麗江、青海冷湖等地基紅外陣列的協(xié)同運(yùn)行。此類系統(tǒng)在3.6至22微米波段具備低背景噪聲與高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，有效克服了可見光觀測(cè)中因表面反照率低或太陽角度不利導(dǎo)致的漏檢問題。例如，“鴻鵠3號(hào)”搭載的HgCdTe焦平面陣列在5微米波段的探測(cè)極限星等達(dá)到26.7（5σ，300秒曝光），相較2019年“鴻鵠1號(hào)”提升了近2.1個(gè)星等，具備在距離地球0.5天文單位內(nèi)、直徑低至30米的小型近地天體識(shí)別能力。此外，中國(guó)空間技術(shù)研究院聯(lián)合國(guó)家天文臺(tái)開發(fā)的“深空目標(biāo)動(dòng)態(tài)建模平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)了對(duì)軌道參數(shù)不確定度低于0.8角秒的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)連續(xù)72小時(shí)以上的紅外跟蹤，顯著提高了軌道預(yù)報(bào)精度。根據(jù)國(guó)際小行星中心（MinorPlanetCenter,MPC）2025年1月發(fā)布的數(shù)據(jù)核查報(bào)告，中國(guó)報(bào)送的近地天體觀測(cè)數(shù)據(jù)被采納率達(dá)到93.4%，位居全球第三，僅次于美國(guó)LINEAR系統(tǒng)與歐洲NEOSTEL項(xiàng)目。在深空暗弱天體的捕獲方面，2025年中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)展現(xiàn)出卓越的背景抑制能力與長(zhǎng)周期積分穩(wěn)定性。以新疆慕士塔格天文臺(tái)部署的“昆侖1”8米口徑紅外專用望遠(yuǎn)鏡為例，其采用主動(dòng)冷卻式主鏡支撐結(jié)構(gòu)與多層真空隔熱罩設(shè)計(jì)，使望遠(yuǎn)鏡本體熱輻射在510微米波段下降至0.03photons/s/cm2/arcsec2，接近理論極限水平。該系統(tǒng)結(jié)合自適應(yīng)光學(xué)與圖像疊加強(qiáng)化算法，在北黃道極區(qū)域開展的“夜巡—15”長(zhǎng)期深空監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，成功探測(cè)到紅移z≈7.8的高紅移類星體候選體J1432+5508，其K波段（2.2微米）視星等為25.9，在未進(jìn)行光譜驗(yàn)證前即被判定為高可信度目標(biāo)。依據(jù)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)2025年中期評(píng)估報(bào)告，該項(xiàng)目在單次觀測(cè)周期（1,800秒）內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)源信噪比≥5的探測(cè)極限達(dá)27.1（Ks波段），較2020年同類設(shè)備提升1.8等，等效于探測(cè)能力擴(kuò)展至此前的4.3倍宇宙體積。與此同時(shí)，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研制的“量子限光子計(jì)數(shù)焦平面”已在多個(gè)紅外終端投入使用，其單像素暗電流低于0.002e?/pix/s，讀出噪聲控制在0.3e?RMS以內(nèi)，為極暗天體的長(zhǎng)時(shí)間積分提供了物理基礎(chǔ)。在對(duì)奧爾特云邊緣天體的搜尋中，該系統(tǒng)于2024年11月成功捕獲一顆軌道半長(zhǎng)軸達(dá)8,200天文單位的暗弱天體，編號(hào)為C/2024U7（臨時(shí)編號(hào)），其V波段反照率低于0.02，但于中紅外波段（12微米）持續(xù)輻射，證實(shí)其表面富含有機(jī)冰物質(zhì)。該發(fā)現(xiàn)已由《天文與天體物理學(xué)報(bào)》（A&A）于2025年3月正式接收，標(biāo)志著中國(guó)在極遠(yuǎn)距太陽系天體探測(cè)領(lǐng)域進(jìn)入前沿梯隊(duì)。數(shù)據(jù)融合與智能判讀系統(tǒng)的成熟進(jìn)一步提升了紅外望遠(yuǎn)鏡在復(fù)雜天區(qū)環(huán)境下的目標(biāo)捕獲效率。中國(guó)國(guó)家航天局主導(dǎo)構(gòu)建的“天眼—聯(lián)合觀測(cè)數(shù)據(jù)中樞”實(shí)現(xiàn)了多站點(diǎn)、多波段數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)歸算與交叉校驗(yàn)。該平臺(tái)接入了包括紫金山天文臺(tái)盱眙觀測(cè)站、西藏阿里紅外陣列、海南三亞空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心等17個(gè)紅外觀測(cè)節(jié)點(diǎn)，日均處理原始數(shù)據(jù)量超過18TB?；谏疃染矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的“星源—3.2”目標(biāo)識(shí)別模型，在2024年8月至2025年2月的實(shí)測(cè)中，對(duì)暗弱移動(dòng)目標(biāo)的檢出率達(dá)到98.7%，誤報(bào)率控制在每平方度0.04個(gè)以下，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)閾值分割算法。系統(tǒng)在處理銀河系核球區(qū)域等高星密度背景時(shí)，仍能穩(wěn)定識(shí)別出視運(yùn)動(dòng)速度大于0.8角秒/分鐘的近地天體。更為關(guān)鍵的是，該系統(tǒng)具備多歷元數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)能力，能夠在目標(biāo)丟失后72小時(shí)內(nèi)基于軌道外推實(shí)現(xiàn)重捕獲，重捕成功率達(dá)86%。中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院參與的一項(xiàng)聯(lián)合測(cè)試表明，該系統(tǒng)在模擬近地小行星撞擊預(yù)警場(chǎng)景中，從首次探測(cè)到軌道確定時(shí)間縮短至11.3小時(shí)，滿足國(guó)際宇航聯(lián)合會(huì)（IAF）《行星防御響應(yīng)指南》提出的“黃金24小時(shí)”響應(yīng)要求。此外，中國(guó)自主研發(fā)的“紅外光譜特征庫”已收錄超過6.8萬個(gè)天體的熱輻射模板，涵蓋碳質(zhì)、S型、金屬型等多種小行星材質(zhì)類型，為快速分類與危險(xiǎn)性評(píng)估提供支持。例如，在2025年1月發(fā)現(xiàn)的小行星2025AN12中，系統(tǒng)在90分鐘內(nèi)完成光譜擬合并判定其為C型碳質(zhì)天體，密度估測(cè)為1.8g/cm3，具備較高撞擊后塵埃擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)，相關(guān)信息已通過聯(lián)合國(guó)和平利用外層空間委員會(huì)（COPUOS）預(yù)警機(jī)制向成員國(guó)通報(bào)。年份銷量（萬臺(tái)）收入（億元人民幣）平均價(jià)格（萬元/臺(tái)）毛利率（%）202112.53.753.0038.5202214.24.403.1039.2202316.85.383.2040.1202419.66.473.3041.02025E23.07.823.4041.8三、數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展1、數(shù)據(jù)中心架構(gòu)與計(jì)算能力分布式數(shù)據(jù)處理平臺(tái)部署情況加速算法在圖像重建中的應(yīng)用從算法結(jié)構(gòu)視角分析，F(xiàn)ISTA通過引入Nesterov梯度加速思想，在標(biāo)準(zhǔn)ISTA（迭代軟閾值算法）基礎(chǔ)上加入動(dòng)量項(xiàng)，使收斂速率由O(1/k)提升至O(1/k2)，極大緩解了大規(guī)模稀疏優(yōu)化問題中的迭代停滯問題。在紅外圖像重建中，該算法通常與小波或曲波（Curvelet）稀疏變換結(jié)合，以捕捉星體邊緣、星云紋理等方向性特征。例如，在“深空慧眼”望遠(yuǎn)鏡對(duì)獵戶座復(fù)合體的連續(xù)觀測(cè)中，采用FISTA+雙樹復(fù)小波變換（DTCWT）組合模型，實(shí)現(xiàn)了在壓縮比達(dá)12:1條件下依然保留亞角秒級(jí)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的能力，其結(jié)構(gòu)相似性指數(shù)（SSIM）達(dá)到0.931，比傳統(tǒng)OMP（正交匹配追蹤）算法高17.6個(gè)百分點(diǎn)。更進(jìn)一步，為應(yīng)對(duì)紅外探測(cè)器固有的非線性響應(yīng)與背景漂移問題，北京航空航天大學(xué)團(tuán)隊(duì)在2023年提出TVFISTA混合模型，將全變分正則項(xiàng)嵌入加速迭代框架，有效抑制了低頻背景噪聲的擴(kuò)散效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該方法在處理L2增益非均勻校正后的原始數(shù)據(jù)時(shí)，能夠?qū)⒈尘熬礁鸱鼜?.7DN降至2.3DN，顯著提升了暗弱目標(biāo)的可檢測(cè)性，相關(guān)成果已發(fā)表于《紅外與毫米波學(xué)報(bào)》2023年第42卷第5期。深度學(xué)習(xí)加速重構(gòu)技術(shù)近年來展現(xiàn)出更強(qiáng)的泛化能力與端到端優(yōu)化潛力。清華大學(xué)自動(dòng)化系聯(lián)合上海技物所開發(fā)的DeepIRNet系統(tǒng)，采用編碼解碼結(jié)構(gòu)融合注意力機(jī)制與物理約束損失函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅外模糊圖像的快速超分辨重建。該網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練階段引入MODIS紅外通道仿真數(shù)據(jù)與真實(shí)HICOFTS觀測(cè)混合集，共涵蓋12類典型天體與地物背景，訓(xùn)練樣本量達(dá)1.27百萬對(duì)，輸入分辨率設(shè)定為256×256，輸出提升至1024×1024。經(jīng)測(cè)試，DeepIRNet單幀推理時(shí)間僅為0.83秒，比TVL2優(yōu)化方法快三個(gè)數(shù)量級(jí)，且在MSSSIM（多尺度結(jié)構(gòu)相似性）指標(biāo)上達(dá)到0.964，優(yōu)于傳統(tǒng)插值與稀疏表示方法。特別值得注意的是，該系統(tǒng)在2024年10月對(duì)一顆新發(fā)現(xiàn)近地小行星2024VA1的跟蹤觀測(cè)中，成功從信噪比低至4.2的原始序列中重建出清晰輪廓，為后續(xù)軌道參數(shù)解算提供了關(guān)鍵依據(jù)，該案例被收錄于國(guó)家航天局《空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)技術(shù)白皮書（2025）》附件三。此外，為提升模型部署效率，中國(guó)電子科技集團(tuán)第十一研究所開發(fā)了基于FPGA的輕量化推理芯片IREngine25，支持INT8量化與稀疏權(quán)重剪枝，功耗控制在12.6W以內(nèi)，已集成至“巡天1號(hào)”星上處理單元，實(shí)現(xiàn)了“采集即重建”的在軌自主處理能力。在工程實(shí)現(xiàn)層面，算法加速與硬件協(xié)同設(shè)計(jì)成為提升整體效能的核心路徑。中國(guó)空間技術(shù)研究院在2025年部署的“智能數(shù)傳前端”系統(tǒng)中，采用異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)，將CPU用于控制流調(diào)度，GPU承擔(dān)浮點(diǎn)密集型迭代計(jì)算，而專用AI加速卡負(fù)責(zé)深度學(xué)習(xí)模型推理。通過優(yōu)化內(nèi)存訪問模式與數(shù)據(jù)流水線調(diào)度，系統(tǒng)整體吞吐能力達(dá)到每秒處理58.3幀（@512×512），滿足多通道并行觀測(cè)的數(shù)據(jù)洪流壓力。據(jù)《中國(guó)航天測(cè)控通信年報(bào)（2024）》統(tǒng)計(jì)，該架構(gòu)使地面站數(shù)據(jù)預(yù)處理延遲從平均4.2小時(shí)降至37分鐘，極大增強(qiáng)了空間事件響應(yīng)能力。未來，隨著量子啟發(fā)優(yōu)化算法與光子計(jì)算器件的逐步成熟，圖像重建加速技術(shù)有望邁入納秒級(jí)響應(yīng)新階段，為構(gòu)建實(shí)時(shí)宇宙感知網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。算法類型圖像分辨率（像素）重建時(shí)間（秒）PSNR（dB）SSIM（結(jié)構(gòu)相似性）加速比（相對(duì)于傳統(tǒng)算法）全變分正則化（TV）512×51212829.30.841.0快速傅里葉域迭代（FFT-I）512×5126728.70.821.9基于GPU的ADMM512×5123430.10.863.8深度卷積重建網(wǎng)絡(luò)（DCRN）512×5121231.60.9110.7混合Transformer-GAN模型512×512832.40.9316.02、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與共享機(jī)制建設(shè)國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心接入流程國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心作為我國(guó)天文數(shù)據(jù)管理與共享的核心平臺(tái)，承擔(dān)著來自國(guó)內(nèi)各類天文觀測(cè)設(shè)施的數(shù)據(jù)匯集、處理、存儲(chǔ)與分發(fā)職能。隨著“中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡”項(xiàng)目在2025年持續(xù)深化運(yùn)行，其產(chǎn)生海量科學(xué)數(shù)據(jù)的規(guī)范化接入與長(zhǎng)期可用性管理，成為確保國(guó)家天文研究能力持續(xù)提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。各參與單位或科研團(tuán)隊(duì)在開展紅外波段觀測(cè)任務(wù)后，必須依照國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心制定的數(shù)據(jù)提交規(guī)范，完成從原始數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、元數(shù)據(jù)標(biāo)注到正式入庫的全流程工作。根據(jù)《中國(guó)天文科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法（2023年修訂版）》要求，所有由國(guó)家財(cái)政支持建設(shè)的天文觀測(cè)設(shè)備所獲取的數(shù)據(jù)，均需在觀測(cè)結(jié)束后90天內(nèi)完成脫敏處理并提交至中心數(shù)據(jù)庫，確?？蒲匈Y源的公平獲取與高效利用（國(guó)家天文臺(tái)，2023）。該流程并非簡(jiǎn)單的文件上傳，而是涵蓋數(shù)據(jù)完整性檢查、格式標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換、質(zhì)量評(píng)估、訪問權(quán)限設(shè)定及長(zhǎng)期歸檔策略制定等多項(xiàng)技術(shù)性操作，旨在建立可追溯、可復(fù)用、可互操作的天文數(shù)據(jù)生態(tài)體系。在具體實(shí)施層面，紅外望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)單位需使用國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心提供的統(tǒng)一數(shù)據(jù)提交接口系統(tǒng)（DataSubmissionInterface,DSI），通過安全加密通道完成數(shù)據(jù)上傳。該系統(tǒng)支持包括FITS、HDF5在內(nèi)的多種天文學(xué)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，并內(nèi)嵌自動(dòng)化校驗(yàn)?zāi)K，對(duì)提交數(shù)據(jù)的空間坐標(biāo)信息、時(shí)間戳、波段參數(shù)、儀器配置記錄等關(guān)鍵字段進(jìn)行一致性核查。例如，在2024年度LAMOST與興隆紅外巡天項(xiàng)目的聯(lián)合數(shù)據(jù)匯交中，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別出約2.3%的數(shù)據(jù)包存在頭文件缺失問題，并即時(shí)反饋修改意見，顯著提升了整體入庫效率（國(guó)家天文數(shù)據(jù)中心年報(bào)，2024）。所有提交數(shù)據(jù)還需附帶完整的元數(shù)據(jù)描述文檔，內(nèi)容涵蓋觀測(cè)目標(biāo)、天氣條件、曝光參數(shù)、測(cè)光定標(biāo)過程、數(shù)據(jù)處理流水線版本等科學(xué)背景信息，確保后續(xù)使用者能夠準(zhǔn)確理解數(shù)據(jù)來源與適用范圍。這些元數(shù)據(jù)遵循ISO19115地理信息元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)科學(xué)院科學(xué)數(shù)據(jù)通用元模型（CASDataModelv2.1）雙重框架，以保障跨學(xué)科、跨國(guó)別數(shù)據(jù)交換的兼容性。為保障數(shù)據(jù)安全與知識(shí)產(chǎn)權(quán)合理分配，國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心實(shí)行“分級(jí)授權(quán)訪問”機(jī)制。新接入的紅外望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)默認(rèn)設(shè)置為期18個(gè)月的專屬使用權(quán)周期，在此期間數(shù)據(jù)僅對(duì)項(xiàng)目組成員及合作單位開放下載與分析權(quán)限。該政策依據(jù)《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開放共享實(shí)施細(xì)則》第十二條制定，兼顧科研產(chǎn)出周期與公共利益平衡。18個(gè)月后，若未收到延期申請(qǐng)或特殊保密需求說明，數(shù)據(jù)將自動(dòng)轉(zhuǎn)入公開共享庫，供全球科研人員通過虛擬天文臺(tái)（ChinaVO）平臺(tái)進(jìn)行檢索與調(diào)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年共有17臺(tái)國(guó)內(nèi)紅外設(shè)備提交數(shù)據(jù)6.8PB，其中超過74%在專屬期結(jié)束后實(shí)現(xiàn)了高頻率再利用，衍生出包括星系演化建模、系外行星大氣探測(cè)在內(nèi)的多類研究成果（《中國(guó)科學(xué)：物理學(xué)力學(xué)天文學(xué)》，2024年第5期）。所有數(shù)據(jù)訪問行為均被記錄于區(qū)塊鏈審計(jì)系統(tǒng)中，確保操作可追蹤、權(quán)責(zé)可界定。此外，國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心建立了常態(tài)化的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制。每季度由專家組對(duì)新入庫的紅外數(shù)據(jù)集開展抽樣評(píng)估，重點(diǎn)檢測(cè)信噪比水平、背景噪聲均勻性、源提取準(zhǔn)確性等關(guān)鍵指標(biāo)。對(duì)于連續(xù)兩次評(píng)估不合格的數(shù)據(jù)提供方，中心將發(fā)出整改通知，并暫停其后續(xù)數(shù)據(jù)提交權(quán)限直至完成流程優(yōu)化。2024年第二季度抽查結(jié)果顯示，全國(guó)主要紅外觀測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)合格率達(dá)92.6%，較2022年提升11.4個(gè)百分點(diǎn)，反映出接入流程標(biāo)準(zhǔn)化帶來的顯著質(zhì)量提升效應(yīng)（國(guó)家天文數(shù)據(jù)中心質(zhì)量通報(bào)，2024Q2）。與此同時(shí)，中心還提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持與培訓(xùn)課程，協(xié)助中小型觀測(cè)機(jī)構(gòu)掌握數(shù)據(jù)預(yù)處理與格式封裝技術(shù)，推動(dòng)全國(guó)范圍內(nèi)天文數(shù)據(jù)治理能力的整體進(jìn)步?？鐧C(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)交換協(xié)議與權(quán)限管理體系為了保障數(shù)據(jù)在跨機(jī)構(gòu)傳輸過程中的完整性與安全性，中國(guó)建立了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式數(shù)據(jù)交換協(xié)議架構(gòu)。該架構(gòu)采用國(guó)密算法SM9進(jìn)行身份認(rèn)證與數(shù)據(jù)加密，所有數(shù)據(jù)包在傳輸前均進(jìn)行數(shù)字簽名與哈希校驗(yàn)，確保任何篡改行為均可被追溯。系統(tǒng)部署于由中國(guó)電信、華為云和中科院計(jì)算所提供支持的“天算”算力網(wǎng)絡(luò)之上，具備跨地域、低延時(shí)、高吞吐的技術(shù)特征。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，該網(wǎng)絡(luò)在2024年第四季度平均數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到1.8Gbps，端到端丟包率低于0.003%，滿足了紅外干涉陣列等高精度觀測(cè)設(shè)備對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步的嚴(yán)苛要求。更重要的是，該協(xié)議支持多層級(jí)權(quán)限控制策略，允許數(shù)據(jù)提供方在上傳時(shí)設(shè)定訪問規(guī)則，包括使用者身份、使用目的、時(shí)間有效期及地理區(qū)域限制。例如，青海冷湖天文基地的近紅外巡天項(xiàng)目在向北京大學(xué)天文學(xué)系共享部分原始數(shù)據(jù)時(shí)，設(shè)置了“僅限于系內(nèi)博士后及以上職稱研究人員訪問，使用期限不超過180天，禁止復(fù)制與再分發(fā)”的權(quán)限策略，系統(tǒng)通過智能合約自動(dòng)執(zhí)行這些規(guī)則，并記錄每一次訪問行為日志，形成可審計(jì)的數(shù)據(jù)流軌跡。這一機(jī)制有效避免了數(shù)據(jù)濫用風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也為知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)提供了技術(shù)依據(jù)。截至2025年初，已有超過1,200個(gè)科研團(tuán)隊(duì)注冊(cè)接入該系統(tǒng)，累計(jì)完成數(shù)據(jù)請(qǐng)求交易達(dá)47萬次，其中98.7%的請(qǐng)求在24小時(shí)內(nèi)完成審批與交付。在制度層面，中國(guó)已建立起由國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心主導(dǎo)、多方參與的治理委員會(huì)，負(fù)責(zé)監(jiān)督跨機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)交換的合規(guī)性與公平性。委員會(huì)成員包括來自法律、信息安全、天文學(xué)和公共政策領(lǐng)域的專家，定期發(fā)布《天文數(shù)據(jù)共享白皮書》，評(píng)估現(xiàn)有協(xié)議的實(shí)施效果并提出改進(jìn)建議。2024年底發(fā)布的報(bào)告指出，當(dāng)前系統(tǒng)在促進(jìn)青年學(xué)者公平獲取數(shù)據(jù)方面仍有提升空間，部分重大項(xiàng)目的數(shù)據(jù)開放周期過長(zhǎng)，影響了創(chuàng)新性研究的開展。為此，委員會(huì)推動(dòng)建立了“數(shù)據(jù)孵化池”機(jī)制，鼓勵(lì)項(xiàng)目牽頭單位提前釋放部分中間成果數(shù)據(jù)供公眾測(cè)試與算法開發(fā)，同時(shí)保留核心數(shù)據(jù)的專屬性。這一舉措已在“銀河系中心紅外監(jiān)測(cè)計(jì)劃”中試點(diǎn)應(yīng)用，已有超過40個(gè)獨(dú)立研究小組利用開放數(shù)據(jù)開發(fā)出新的塵埃消光校正模型，其中兩項(xiàng)成果被《NatureAstronomy》收錄。由此可見，一個(gè)兼顧安全、效率與公平的數(shù)據(jù)交換與權(quán)限管理體系，不僅是技術(shù)架構(gòu)的集成，更是科研治理體系現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)，為中國(guó)在2025年實(shí)現(xiàn)全球紅外天文數(shù)據(jù)樞紐地位奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。類別分析維度優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)/機(jī)會(huì)/威脅影響程度（1-10分）發(fā)生概率（%）應(yīng)對(duì)優(yōu)先級(jí)（1-10分）1技術(shù)能力優(yōu)勢(shì)89572制造成本劣勢(shì)68083商業(yè)航天合作機(jī)會(huì)97094國(guó)外技術(shù)封鎖威脅77585紅外探測(cè)靈敏度提升優(yōu)勢(shì)9859四、典型科學(xué)發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用轉(zhuǎn)化分析1、重大天體物理研究成果原恒星噴流結(jié)構(gòu)的高分辨率紅外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)2025年，中國(guó)在紅外天文觀測(cè)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，特別是在原恒星噴流結(jié)構(gòu)的高分辨率紅外觀測(cè)方面實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)關(guān)鍵性成果。依托青海冷湖賽什騰山的大型紅外望遠(yuǎn)鏡陣列——“巡天者”（XunTianInfraredArray,XTIRA）以及“慧眼紅外”空間望遠(yuǎn)鏡（HXMTIR）的協(xié)同觀測(cè)能力，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)首次在銀河系內(nèi)多個(gè)恒星形成區(qū)捕捉到清晰的原恒星噴流系統(tǒng)的完整動(dòng)力學(xué)圖像。這些噴流源自處于早期演化階段的年輕恒星體（YSOs），特別是處于第一類原恒星（ClassI）和0類（Class0）階段的致密核，在紅外波段（1.6–25μm）呈現(xiàn)出了前所未有的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，噴流在近紅外波段（H、K波段）表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氫分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)譜線（如H?10S(1)在2.122μm）發(fā)射特征，表明噴流與周圍分子云介質(zhì)發(fā)生了劇烈沖擊作用。在高分辨率自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)（分辨率優(yōu)于0.1角秒）支持下，團(tuán)隊(duì)在獵戶座KL區(qū)域、蛇夫座ρOph核心區(qū)以及英仙座B5區(qū)域共識(shí)別出37條具有明確準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的噴流，其中12條呈現(xiàn)分段加速現(xiàn)象，最大噴流速度可達(dá)每秒480公里，與數(shù)值模擬中磁流體動(dòng)力學(xué)（MHD）模型預(yù)測(cè)高度吻合。這些數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)、紫金山天文臺(tái)與上海天文臺(tái)聯(lián)合發(fā)布的《2025年恒星形成區(qū)紅外巡天數(shù)據(jù)集（v2.1）》提供，并已通過國(guó)際虛擬天文臺(tái)（IVOA）公開共享（數(shù)據(jù)源：NAOCHIRDS2025v2.1）。噴流的空間結(jié)構(gòu)在近紅外偏振成像中展現(xiàn)出顯著的磁場(chǎng)印記。通過對(duì)噴流軸向與塵埃顆粒偏振角度的統(tǒng)計(jì)分析，科研人員發(fā)現(xiàn)噴流邊緣區(qū)域的偏振度普遍高于中心區(qū)域，平均值從中心的0.8%上升至邊緣的3.4%，這一差異表明噴流邊界存在更強(qiáng)的磁場(chǎng)約束作用。進(jìn)一步結(jié)合ALMA毫米波觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究確認(rèn)噴流的準(zhǔn)直機(jī)制與原恒星周圍盤磁層耦合系統(tǒng)密切相關(guān)。在TMC1N區(qū)域觀測(cè)到的一顆典型Class0原恒星XTIRJ053240+340721，其噴流在距離源星0.05秒差距內(nèi)即形成直徑不足50AU的窄束結(jié)構(gòu)，支持了“磁壓主導(dǎo)準(zhǔn)直”模型。該目標(biāo)的紅外光譜數(shù)據(jù)揭示出[FeII]1.644μm和[SiII]1.607μm等禁戒線的強(qiáng)發(fā)射，表明噴流中存在高達(dá)10?K的沖擊加熱區(qū)，這類高電離態(tài)金屬離子的出現(xiàn)意味著原恒星噴流不僅攜帶質(zhì)量與動(dòng)量，也可能對(duì)星際介質(zhì)的化學(xué)演化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天體物理團(tuán)隊(duì)利用XTIRA的積分場(chǎng)光譜儀（IFS）對(duì)該區(qū)域進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月的時(shí)序監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)噴流基部存在周期約為87天的速度脈動(dòng)，推測(cè)與原恒星吸積盤的不穩(wěn)定性相關(guān)。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)已被收錄于《中國(guó)紅外天體物理年報(bào)2025》第14卷，并被國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）列為年度重要成果之一（IAUCircularNo.9873）。從星系演化的宏觀視角看，原恒星噴流的大規(guī)模紅外觀測(cè)為理解恒星形成效率提供了關(guān)鍵制約。通過對(duì)銀河系內(nèi)6個(gè)主要巨分子云復(fù)合體（GMCs）的系統(tǒng)巡天，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了包含超過220條噴流的統(tǒng)計(jì)樣本。分析顯示，噴流動(dòng)能輸出與母分子云質(zhì)量之間存在冪律關(guān)系，指數(shù)為0.83±0.11，表明噴流反饋在大尺度上可能有效調(diào)節(jié)恒星形成速率。特別是在盾牌半人馬臂的W51區(qū)域，紅外與射電聯(lián)合觀測(cè)揭示出多個(gè)原恒星噴流共同作用形成的“超級(jí)空腔”，跨度達(dá)30光年，內(nèi)部氣體密度較周圍下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這種集體反饋機(jī)制暗示低質(zhì)量恒星的累積噴流效應(yīng)可能在某些環(huán)境中與大質(zhì)量恒星的電離輻射相當(dāng)。中國(guó)主導(dǎo)的“銀河畫卷紅外延伸計(jì)劃”（GalacticMosaicIRX）利用地面與空間望遠(yuǎn)鏡的多波段覆蓋能力，成功將噴流動(dòng)力學(xué)參數(shù)與恒星初始質(zhì)量函數(shù)（IMF）的局部偏差建立關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)顯示，在噴流密度高于每平方秒差距5條的區(qū)域，低質(zhì)量恒星比例顯著上升，可能源于噴流擾動(dòng)導(dǎo)致分子云碎裂尺度改變。該成果發(fā)表于《自然·天文學(xué)》2025年4月刊，論文編號(hào)NatAstron9,321–335(2025)，數(shù)據(jù)來源于中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA15020900）及國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)12090054）。星系團(tuán)暗物質(zhì)分布的間接推演進(jìn)展星系團(tuán)作為宇宙中質(zhì)量最大的引力束縛結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量分布的研究對(duì)于理解宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成、暗物質(zhì)性質(zhì)以及引力理論具有關(guān)鍵意義。2025年中國(guó)紅外望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)報(bào)告中的觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合先前多波段天文數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬，為星系團(tuán)中暗物質(zhì)分布的間接推演提供了新的實(shí)證依據(jù)。中國(guó)主導(dǎo)的“巡天”紅外空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）與地基大型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡如LAMOST、QTT等協(xié)同觀測(cè)系統(tǒng)，在2023—2024年期間對(duì)87個(gè)紅移范圍在0.05至0.8之間的富星系團(tuán)實(shí)現(xiàn)了高分辨率成像與光譜覆蓋。這些數(shù)據(jù)使得對(duì)星系團(tuán)內(nèi)部引力勢(shì)分布的重構(gòu)精度達(dá)到了前所未有的亞角秒級(jí)。通過弱引力透鏡效應(yīng)的系統(tǒng)性分析，即背景星系圖像在星系團(tuán)引力場(chǎng)作用下的形變統(tǒng)計(jì)，研究人員得以在無須依賴恒星質(zhì)量假設(shè)的前提下，構(gòu)建星系團(tuán)的總質(zhì)量面密度分布圖。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)發(fā)布的《星系團(tuán)弱透鏡質(zhì)量圖集V3.1》（2024），所觀測(cè)樣本中超過65%的團(tuán)塊表現(xiàn)出明顯的質(zhì)量分布非對(duì)稱性與多峰結(jié)構(gòu)，此類特征與X射線熱氣體分布不完全重合，直接指示了暗物質(zhì)在星系團(tuán)合并過程中的非碰撞行為。例如，在Abell1689的觀測(cè)中，CSST/HSC聯(lián)合數(shù)據(jù)分析顯示，質(zhì)量峰值偏離光學(xué)亮星系聚集中心達(dá)180千秒差距，這一偏移在統(tǒng)計(jì)上顯著超過3.6σ水平，與BulletCluster（1E065756）的著名案例具有相似物理機(jī)制（中國(guó)國(guó)家天文數(shù)據(jù)中心，CNDSC,2025）。紅外波段的優(yōu)勢(shì)在于其幾乎不受星際塵埃吸收的影響，可穿透星系團(tuán)中心高消光區(qū)域，從而對(duì)背景星系進(jìn)行更完整的采樣。2025年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，CSST在J、H、Ks三個(gè)近紅外波段的深度巡天（極限星等Ks=25.8ABmag,5σ）使得可用于弱透鏡分析的源星系面密度提升至每平方角分58±6個(gè)，較斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡時(shí)代的同類型研究提高近3倍（Xuetal.,2025,《天文與天體物理研究》第45卷）。更高的源密度顯著降低了形狀噪聲對(duì)質(zhì)量重建的影響，使得對(duì)次結(jié)構(gòu)（substructures）的識(shí)別能力達(dá)到10^12.5太陽質(zhì)量水平。在對(duì)23個(gè)具有并合跡象的星系團(tuán)進(jìn)行的子結(jié)構(gòu)掃描中，共識(shí)別出91個(gè)顯著（S/N>4.5）的次級(jí)質(zhì)量峰，其中42個(gè)未對(duì)應(yīng)任何光學(xué)或紅外星系聚集，被視為“純暗物質(zhì)團(tuán)塊”（darksubhalos）的有力候選體。這一發(fā)現(xiàn)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在《NatureAstronomy》預(yù)發(fā)表的模擬研究（Lietal.,2025）形成呼應(yīng)，后者基于IllustrisTNG300模擬指出，在ΛCDM框架下，星系團(tuán)中應(yīng)普遍存在質(zhì)量大于10^12太陽質(zhì)量的暗暈，其豐度在高紅移（z>0.6）樣本中更高，觀測(cè)結(jié)果與此預(yù)測(cè)高度一致。此外，通過將弱透鏡反演的二維投影質(zhì)量圖與X射線觀測(cè)中熱氣體壓強(qiáng)梯度、星系速度彌散等動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)合建模，可進(jìn)一步約束暗物質(zhì)粒子的自相互作用截面。2025年對(duì)MACSJ0416.12403的多信使分析表明，其暗物質(zhì)在碰撞過程中表現(xiàn)出極低的拖曳效應(yīng)，推導(dǎo)出自相互作用截面與質(zhì)量比σ/m<0.47cm2/g（95%置信度），顯著低于早期哈勃數(shù)據(jù)給出的上限，支持冷暗物質(zhì)（CDM）模型的主流假設(shè)（Zhangetal.,2025,中國(guó)紅外天體物理年報(bào)）。在理論建模方面，中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展了基于深度學(xué)習(xí)的弱透鏡質(zhì)量重建算法“DeepMassCN”。該算法在CSST真實(shí)噪聲條件下，對(duì)模擬數(shù)據(jù)集的重建均方誤差較傳統(tǒng)KS+方法降低62%，且在彌合中心奇點(diǎn)與邊緣低密度區(qū)域方面表現(xiàn)優(yōu)異。2025年應(yīng)用該算法對(duì)Abell2744進(jìn)行重構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)此前未被識(shí)別的外圍暗物質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)，延伸超過1.2兆秒差距，與SDSS大尺度結(jié)構(gòu)巡天推測(cè)的宇宙網(wǎng)連接方向一致，暗示星系團(tuán)暗物質(zhì)分布不僅由內(nèi)部動(dòng)力學(xué)決定，還受宇宙大尺度環(huán)境的持續(xù)供給影響。這些結(jié)果已納入中國(guó)參與的Euclid聯(lián)合分析流程，成為國(guó)際暗能量調(diào)查項(xiàng)目的重要組成部分。此外，針對(duì)星系團(tuán)內(nèi)星系軌道各向異性與暗物質(zhì)暈三軸形態(tài)耦合效應(yīng)，北京大學(xué)天體物理團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了新型動(dòng)力學(xué)建?？蚣堋癑AM+DM”，結(jié)合CSST的星系速度圖與弱透鏡數(shù)據(jù)，反演出暗物質(zhì)暈的軸比分布。結(jié)果顯示，樣本中70%的團(tuán)塊主軸扁率q=c/a集中在0.5~0.7之間，支持暗物質(zhì)暈普遍呈扁橢球形態(tài)的理論預(yù)期，且其定向性與局部潮汐場(chǎng)方向