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新華社北京6月19日電 近日，《參考消息》刊發(fā)文章《青海冷湖打造國(guó)際一流天文觀測(cè)臺(tái)址》。

(相關(guān)資料圖)

□本報(bào)記者 白瑪央措 顧玲 陳杰

好的望遠(yuǎn)鏡可以拍下無數(shù)動(dòng)人心魄的太空景象：群星璀璨的全天畫卷、如風(fēng)車般盤旋的漩渦星系、如彩虹般絢爛的氣體云……在中國(guó)青藏高原柴達(dá)木盆地西北邊緣，冷湖，一座比肩智利北部、美國(guó)夏威夷莫納克亞的國(guó)際一流光學(xué)天文臺(tái)址正在緊鑼密鼓地建設(shè)。不久的將來，這里或許會(huì)成為人類探索宇宙奧秘的一個(gè)重要窗口。

國(guó)內(nèi)專家認(rèn)為，冷湖天文觀測(cè)臺(tái)址的發(fā)現(xiàn)，打破了長(zhǎng)期制約中國(guó)光學(xué)天文觀測(cè)發(fā)展的瓶頸，填補(bǔ)了從夏威夷到歐洲間東半球國(guó)際級(jí)天文臺(tái)址的“空白區(qū)”。外國(guó)專家希望冷湖臺(tái)址設(shè)置大型的現(xiàn)代光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和科學(xué)儀器，以實(shí)現(xiàn)在重大科學(xué)問題上與國(guó)際其他臺(tái)址的合作研究。

觀測(cè)條件達(dá)世界一流水平

天文學(xué)是孕育重大原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的前沿科學(xué)，也是推動(dòng)科技進(jìn)步和創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。光學(xué)觀測(cè)臺(tái)址是天文學(xué)研究開展的基礎(chǔ)，優(yōu)秀的天文臺(tái)址是稀缺資源。冷湖天文觀測(cè)基地位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖鎮(zhèn)賽什騰山。那么，天文觀測(cè)基地緣何落地冷湖？　　

4月12日拍攝的冷湖天文觀測(cè)基地一處在建天文望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目（陳杰 攝）

“這里的光學(xué)天文觀測(cè)條件，可以與美國(guó)夏威夷莫納克亞天文臺(tái)、西班牙拉帕爾馬島天文臺(tái)等世界一流臺(tái)址相媲美。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄧?yán)畈耪f。

中國(guó)天文界長(zhǎng)期以來重視光學(xué)天文選址工作。20世紀(jì)80年代以來，陸續(xù)建成國(guó)家天文臺(tái)興隆觀測(cè)基地的2.16米天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、麗江高美古的2.4米通用型望遠(yuǎn)鏡和郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)。20世紀(jì)90年代起，為了給未來大型光學(xué)/紅外、亞毫米波觀測(cè)設(shè)備尋找高質(zhì)量地基天文觀測(cè)臺(tái)址，中國(guó)天文學(xué)家開始在青藏高原開展天文臺(tái)選址工作。

2021年8月，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)鄧?yán)畈叛芯繄F(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了冷湖賽什騰山光學(xué)天文臺(tái)址勘選結(jié)果：基于連續(xù)3年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析確認(rèn)青海冷湖賽什騰山是極佳的光學(xué)/紅外天文觀測(cè)臺(tái)址。這一科研成果發(fā)表后在全球天文界引起強(qiáng)烈反響。

當(dāng)月，美國(guó)《史密森學(xué)會(huì)雜志》獨(dú)立采訪多位天文學(xué)家，對(duì)冷湖天文觀測(cè)臺(tái)址給予積極評(píng)價(jià)。美國(guó)得克薩斯大學(xué)麥克唐納天文臺(tái)的首席天文學(xué)家加里·希爾對(duì)冷湖的暗夜條件印象非常深刻。他認(rèn)為冷湖是一個(gè)非常有前途的天文觀測(cè)臺(tái)址。美國(guó)哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學(xué)家斯科特·潘恩說：“水汽吸收紅外輻射對(duì)某些望遠(yuǎn)鏡來說是‘真正的殺手’。”他認(rèn)為冷湖天文觀測(cè)臺(tái)址位于內(nèi)陸，可以在一定程度上避免水汽對(duì)紅外望遠(yuǎn)鏡的影響。

“在為天文臺(tái)選址時(shí)，我們傾向于尋找多種特征的最佳和最優(yōu)組合?！蹦{克亞天文臺(tái)的首席科學(xué)家約翰·奧馬拉表示，天文觀測(cè)臺(tái)址需要足夠偏遠(yuǎn)，避免城市光污染，但科學(xué)家仍有可能進(jìn)入；望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該建在高海拔地區(qū)，以避免大氣(湍動(dòng))造成模糊，但不要高到人類無法適應(yīng)。

賽什騰山天文臺(tái)址惡劣的氣候環(huán)境雖不適宜人類生存，但具備世界級(jí)優(yōu)良天文臺(tái)址的條件。賽什騰山平均海拔4000米，方圓百公里是無人區(qū)，幾乎無光污染。天文觀測(cè)臺(tái)址晴夜比例、視寧度(大氣穩(wěn)定度)、可沉降水汽和大氣湍流結(jié)構(gòu)等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)顯示，冷湖賽什騰山C區(qū)(4200米標(biāo)高點(diǎn))的視寧度中值為0.75角秒。專家綜合衡量，認(rèn)為冷湖臺(tái)址與國(guó)際最佳天文臺(tái)址相比基本持平。

此外，專家認(rèn)為冷湖擁有優(yōu)越的交通區(qū)位條件和可靠的后勤保障條件，使其具備了國(guó)際光學(xué)天文研究重要基地的優(yōu)勢(shì)資源條件。從海拔2800米的冷湖鎮(zhèn)出發(fā)，沿德令哈市方向行駛50公里就是通往臺(tái)址專用公路的連接線。賽什騰最高峰海拔達(dá)4500米?！跋啾惹嗖馗咴貐^(qū)的其他選址點(diǎn)而言，這是冷湖臺(tái)址具備的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)條件?！编?yán)畈耪f。

先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡“扎根”賽什騰山

總投資近20億元的9項(xiàng)光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，目前已落戶冷湖天文觀測(cè)基地。受訪專家認(rèn)為，隨著今后更多天文科學(xué)裝置和國(guó)際先進(jìn)觀測(cè)設(shè)施落戶冷湖，中國(guó)光學(xué)天文觀測(cè)、望遠(yuǎn)鏡技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展有望加快。

2020年4月16日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)和青海省海西州人民政府共同簽署了《關(guān)于“大視場(chǎng)巡天望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目”合作協(xié)議》，標(biāo)志著墨子巡天望遠(yuǎn)鏡(WFST)正式落地冷湖，這也是冷湖天文觀測(cè)基地落地的第一臺(tái)夜天文大型望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目。

記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡圓頂、觀測(cè)室等配套基礎(chǔ)設(shè)施已基本完成。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng)孔旭介紹，望遠(yuǎn)鏡本體和主焦相機(jī)也已基本完成，將于今年夏天在冷湖天文觀測(cè)基地安裝調(diào)試并開展天文觀測(cè)。

“作為深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的重要地基設(shè)備，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡將開展近地小行星等目標(biāo)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警任務(wù)，顯著提升我國(guó)近地天體監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，”孔旭說，“望遠(yuǎn)鏡獲取的高精度位置和多色亮度觀測(cè)數(shù)據(jù)，可以用于高效搜尋和監(jiān)測(cè)天文動(dòng)態(tài)事件，在時(shí)域天文、太陽系天體普查、銀河系結(jié)構(gòu)和近場(chǎng)宇宙學(xué)等領(lǐng)域取得突破性原始創(chuàng)新成果?！?/p>

清華大學(xué)6.5米寬視場(chǎng)光譜巡天望遠(yuǎn)鏡(MUST)是目前入駐冷湖口徑最大的望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目?！霸摴庾V巡天望遠(yuǎn)鏡建成后，將在暗能量和暗物質(zhì)本質(zhì)、引力波宇宙學(xué)、系外行星和星系形成等前沿方向取得重大基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性突破，有望發(fā)現(xiàn)宇宙的全新規(guī)律?！鼻迦A大學(xué)天文系副教授蔡崢介紹，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡將與國(guó)際上已建成的數(shù)個(gè)大規(guī)模測(cè)光巡天望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行互補(bǔ)協(xié)同。

鄧?yán)畈潘?fù)責(zé)的SONG望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目去年在賽什騰山上完成了觀測(cè)塔樓的建設(shè)?！斑@是中國(guó)第一個(gè)新技術(shù)圓頂，我們沒有在圓頂內(nèi)使用空調(diào)，而是對(duì)它的熱學(xué)、風(fēng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。新的設(shè)計(jì)可以利用自然風(fēng)控制圓頂內(nèi)溫度，這對(duì)望遠(yuǎn)鏡的圓頂視寧度會(huì)有很大貢獻(xiàn)?！?/p>

世界首臺(tái)用于太陽磁場(chǎng)精確測(cè)量的中紅外觀測(cè)系統(tǒng)AIMS望遠(yuǎn)鏡，最近也取得新進(jìn)展。它的核心科學(xué)儀器之一——8至10微米紅外終端成像系統(tǒng)——正在與望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)對(duì)接和調(diào)試，并將于近期啟動(dòng)試觀測(cè)。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)懷柔太陽觀測(cè)基地總工程師王東光介紹，AIMS望遠(yuǎn)鏡將填補(bǔ)國(guó)際上沒有中紅外波段太陽磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡的空白，揭開太陽在中紅外波段的神秘面紗。

“AIMS望遠(yuǎn)鏡不僅科學(xué)目標(biāo)在國(guó)際上具有創(chuàng)新性，在技術(shù)上也有創(chuàng)新性的突破。望遠(yuǎn)系統(tǒng)在中國(guó)天文觀測(cè)中首次采用離軸光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，焦面科學(xué)儀器除8至10微米的紅外單色像外，還配備了國(guó)際領(lǐng)先的高光譜分辨率紅外成像光譜儀和偏振測(cè)量系統(tǒng)。”王東光介紹，AIMS望遠(yuǎn)鏡的研制，推動(dòng)了中國(guó)紅外光譜與紅外偏振測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。

國(guó)際合作填補(bǔ)東半球空白

青藏高原為未來的巨型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡提供了理想的條件，而冷湖天文觀測(cè)臺(tái)址的發(fā)現(xiàn)，為世界各國(guó)進(jìn)一步加深國(guó)際合作提供了更多可能。

“所有高質(zhì)量的天文臺(tái)都位于西半球，所以在青藏高原上建立這樣一個(gè)天文臺(tái)可以填補(bǔ)空白?！泵绹?guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的國(guó)家光學(xué)紅外天文研究實(shí)驗(yàn)室主任帕特里克·麥卡錫表示，如果天文學(xué)家想持續(xù)監(jiān)測(cè)一天中發(fā)生的事件，常常需要時(shí)域、空域的接力觀測(cè)。

“日后，智利、夏威夷和加那利群島的世界頂級(jí)天文臺(tái)將受益于這個(gè)東半球臺(tái)址提供的不間斷監(jiān)測(cè)?！编?yán)畈沤榻B，SONG望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目是國(guó)家天文臺(tái)參與的國(guó)際合作項(xiàng)目的中國(guó)節(jié)點(diǎn)設(shè)施，目前涉及約20個(gè)國(guó)家。（下轉(zhuǎn)第9版）

未來，SONG將在地球南半球和北半球的不同經(jīng)度區(qū)間各選4個(gè)觀測(cè)站，每個(gè)觀測(cè)站建設(shè)一臺(tái)口徑為1米的高技術(shù)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，組成一個(gè)全球聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng)，對(duì)同一個(gè)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行全天連續(xù)不間斷觀測(cè)。“項(xiàng)目要求每個(gè)參加單位必須對(duì)等參加，而且大家要非常緊密地合作，把8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡作為一個(gè)設(shè)備來使用?！编?yán)畈耪f。

據(jù)了解，MUST望遠(yuǎn)鏡的主鏡與鏡面制造能力很強(qiáng)的美國(guó)亞利桑那大學(xué)合作，圓頂與歐洲極大望遠(yuǎn)鏡圓頂分包商EIE集團(tuán)合作?！拔覀児餐七M(jìn)這個(gè)項(xiàng)目，可以促進(jìn)高技術(shù)的交流合作?！辈虓樥f。

此外，墨子巡天望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目已與日本、歐洲以及美國(guó)的多所大學(xué)以及科研機(jī)構(gòu)初步達(dá)成合作意向，利用國(guó)外北半球大、中口徑光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡對(duì)墨子巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的特殊暫現(xiàn)源(如極早期超新星、千新星、潮汐瓦解事件、伽馬射線暴)，開展光譜以及多波段成像跟蹤觀測(cè)，進(jìn)一步確認(rèn)這些神秘天體的物理起源，從而實(shí)現(xiàn)在時(shí)域天文領(lǐng)域的重大科學(xué)突破。“項(xiàng)目計(jì)劃將國(guó)際合作拓展至澳大利亞、智利、南非等南半球國(guó)家，實(shí)現(xiàn)墨子巡天望遠(yuǎn)鏡全球時(shí)域后隨跟蹤觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。”孔旭說。

作為一個(gè)具備國(guó)際一流地面光學(xué)天文觀測(cè)條件的臺(tái)址，冷湖天文觀測(cè)基地利用了柴達(dá)木盆地?zé)o人區(qū)的良好自然條件。但光污染的問題是全世界天文臺(tái)共同面臨的威脅。2017年，為配合賽什騰天文臺(tái)選址，冷湖地方政府決定將全域1.78萬平方公里納入暗夜星空保護(hù)區(qū)。今年1月1日起，《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文觀測(cè)環(huán)境保護(hù)條例》正式實(shí)施。條例劃分出暗夜保護(hù)核心區(qū)和暗夜保護(hù)緩沖區(qū)，嚴(yán)格規(guī)定了暗夜保護(hù)核心區(qū)內(nèi)的光源種類和亮度等。多位專家表示，中國(guó)立法保護(hù)冷湖天文觀測(cè)基地暗夜星空，可以稱為中國(guó)乃至國(guó)際上的典范?！斑@個(gè)不斷發(fā)展的天文臺(tái)有望成為中國(guó)天文學(xué)的下一個(gè)中心。”鄧?yán)畈耪f。國(guó)內(nèi)天文學(xué)家希望，冷湖天文觀測(cè)基地能夠成為中國(guó)下一代巨型望遠(yuǎn)鏡的所在地。