图1 三十米望远镜项目主页新闻报道
随着人类天文学的发展，出现的下一级问题需要更大能力的望远镜来收集所需的信息，建设更大口径的光学望远镜成为必然要求，然而没有任何一个国家可以独立完成这一任务。三十米望远镜(TMT)是世界在研的三台最大口径的地基光学望远镜之一，计划于2027年建成，由美国、加拿大、中国、印度和日本五国合作研制，发挥各自的技术专长。其设计与建造将极大地推进天文学及相关科学技术的发展。
图2 三十米望远镜概念图
在三十米望远镜-中科院国家天文台-中科院理化所的合作框架下，热力过程与节能技术研究中心制冷与人工环境课题组张海南助理研究员主持了三十米望远镜科学仪器冷却系统（REFR）的研制工作。REFR将为三十米望远镜需要普冷温区控温的10余个科学仪器提供冷源。
在REFR整机概念设计阶段，面向大型光学望远镜的多热源散热需求和结构限制，设计双温区热控能力和各热源独立温控功能；采用CO2工质实现低GWP环保要求的同时，实现较高的制冷效率；设计基于柔性波纹管的转动机构以满足天文观测需求，同时根据环境温度调整管路温度避免结露。2018年3月7日，三十米望远镜普冷温区冷却系统概念设计项目在美国加州帕萨迪纳的三十米望远镜项目总部通过设计验收。
在试验机组设计建造阶段，设计研发了用于窄场红外自适应光学系统（NFIRAOS）试验的冷却机组（REFR-SZ）。REFR-SZ冷却机组制冷量2~10 kW、控温-35℃~-40℃可调，同时具备较高的自适应光学器件所需的控温精度、大范围可控的CO2工质容纳能力，且满足光学望远镜的低振动要求和振动幅度测试需要。机组于2020年10月完成建造和测试验收，所有指标达到设计要求。国家天文台前副台长、三十米望远镜中国经理薛随建作为专家组长赴现场验收并给予充分肯定。机组于2021年5月6日运抵加拿大并交付使用，是我国自2013年加入三十米望远镜项目以来，对三十米望远镜的首台“实物”输出贡献。
图3 REFR-SZ冷却机组国内验收现场及加拿大现场
目前理化所正在开展REFR冷却系统整机的最终设计，并已与三十米望远镜项目签订长期合作协议，将主持承担未来至三十米望远镜建成这一冷却系统的全部研发任务。
