2021年5月，中國科學院理化技術(shù)研究所研制的三十米望遠鏡（TMT）自適應光學系統(tǒng)試驗冷卻機組運抵加拿大，并交付TMT項目參與方、加拿大國家研究委員會赫茨伯格天文研究所（Herzberg Astronomy and Astrophysics，NRC）。6月2日，三十米望遠鏡項目主頁報道了這一進展。

隨著天文學的發(fā)展，出現(xiàn)的下一級問題需要更大能力的望遠鏡來收集所需的信息，建設(shè)更大口徑的光學望遠鏡成為必然要求，而沒有任何國家可以獨立完成這一任務。三十米望遠鏡（TMT）是世界在研的三臺最大口徑的地基光學望遠鏡之一，計劃于2027年建成，由美國、加拿大、中國、印度和日本五國合作研制，發(fā)揮各自的技術(shù)專長。其設(shè)計與建造將推進天文學及相關(guān)科學技術(shù)的發(fā)展。

在三十米望遠鏡-中科院國家天文臺-中科院理化所的合作框架下，熱力過程與節(jié)能技術(shù)研究中心制冷與人工環(huán)境課題組助理研究員張海南主持了三十米望遠鏡科學儀器冷卻系統(tǒng)（REFR）的研制工作。REFR將為三十米望遠鏡需要普冷溫區(qū)控溫的10余個科學儀器提供冷源。

三十米望遠鏡概念圖

在REFR整機概念設(shè)計階段，面向大型光學望遠鏡的多熱源散熱需求和結(jié)構(gòu)限制，設(shè)計雙溫區(qū)熱控能力和各熱源獨立溫控功能；采用CO2工質(zhì)實現(xiàn)低GWP環(huán)保要求的同時，實現(xiàn)較高的制冷效率；設(shè)計基于柔性波紋管的轉(zhuǎn)動機構(gòu)以滿足天文觀測需求，同時根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整管路溫度避免結(jié)露。2018年3月7日，三十米望遠鏡普冷溫區(qū)冷卻系統(tǒng)概念設(shè)計項目在美國加州帕薩迪納的三十米望遠鏡項目總部通過設(shè)計驗收。

在試驗機組設(shè)計建造階段，設(shè)計研發(fā)了用于窄場紅外自適應光學系統(tǒng)（NFIRAOS）試驗的冷卻機組（REFR-SZ）。REFR-SZ冷卻機組制冷量2~10 kW、控溫-35℃~-40℃可調(diào)，同時具備較高的自適應光學器件所需的控溫精度、大范圍可控的CO2工質(zhì)容納能力，且滿足光學望遠鏡的低振動要求和振動幅度測試需要。機組于2020年10月完成建造和測試驗收，所有指標達到設(shè)計要求。國家天文臺原副臺長、三十米望遠鏡中國經(jīng)理薛隨建作為專家組長赴現(xiàn)場驗收并給予肯定。機組于2021年5月6日運抵加拿大并交付使用，是我國自2013年加入三十米望遠鏡項目以來，對三十米望遠鏡的首臺“實物”輸出貢獻。

目前，理化所正在開展REFR冷卻系統(tǒng)整機的最終設(shè)計，并已與三十米望遠鏡項目簽訂長期合作協(xié)議，將主持承擔未來至三十米望遠鏡建成這一冷卻系統(tǒng)的全部研發(fā)任務。