中国将在贵州省建造世界更大的射电天文看 远镜,那个世界更大射电看 远镜的正式名称是:500米口径球面射电看 远镜(简称FAST)。工程示企图看上往 像是一幅绘画做品:蓝天白云下面,整个工程的外形 似一朵盛开的花,花瓣是贵州喀斯特意貌堆叠起伏的峰峦,花心是浩荡 深陷的凹地——FAST将展 设在那片凹地中。
当公家得知那个大看 远镜方案的时候,数十位中国科学家已经为此默默地艰辛工做了7年。
青海冷湖发现国际一流光学天文台址,将成为亚洲更大天文台青海冷湖因奇异 的雅丹地貌闻名 ,因为萧条 干旱、地貌与火星地貌特征类似,那里有着广袤深邃的萧条 之美。海拔高、人迹稀少、日照充沛、夜空晴朗,那里为天文看 测创造 了绝佳的前提。
2021年七夕的银河拱门,拍摄于施工中的赛什腾C点。洪文瀚供图
2020年冬季赛什腾雪后全景图,整个天文台覆盖在夕照朝霞中,远处是辽阔的柴达木盆地。邓李才供图
觅 觅 绝佳台址
光学/红外看 测台址是极其贵重的稀缺资本,目前国际公认的更佳台址只要智利北部山区、美国夏威夷莫那卡亚峰、南极内陆冰穹地域。此中智利因拥有大面积极佳看 测台址,将开展天文做为国策鼎力鞭策,吸引了全世界68%的地基光学/红外、高频射电天文看 测设备落户,欧洲南方天文台建造的闻名 的盛大看 远镜(VLT)就位于智利,那些天文看 测设备的“进 驻”为智利在前沿研究、尖端手艺、 社会 经济等方面博得了浩荡 开展机遇和空间。
我国天文界重视光学天文选址工做,上世纪九十年代起头摆设在我国西部地域停止选址。更佳台只需要什么样的前提?国度天文台首席研究员邓李才说,从空中向空中看 测需要透过地球大气,因而本地有云的气候要少、好天要多,且好天量量要好,即视宁度好。
他进一步阐明 称,星光穿过大气抵达人眼和设备,而大气压缩或者膨胀形成空气紊乱 活动,光线颠末那些处所会发作弯折和颤动,所以各人经常看到星星“眨眼睛”,“眨得越凶猛,表达 视宁度越差。”
空气中若有尘埃,会产生大气吸收 或散射,因而本地的空气必需特殊 清洁。别的,若要逃求极致的科学目标 ,科研人员需要看 测波长更长的红外光,将其做为获得重要天体物理信息的重要手段。因为水汽对红外光吸收 强烈,因而天文台空中到大气顶部中的水汽含量要特殊 少。
那几个严苛前提,将良多台址都肃清 在外。2017年起头,邓李才研究团队操纵在青海施行科研项目标时机,与海西州冷湖处所政府协做 ,在海西州西部无人区起头台址搜觅 工做。
没有光污染的冷湖
走进 天文学家视野的冷湖,位于青海省海西州,曾是我国重要的石油产地。跟着上世纪80年代石油资本干涸,冷湖逐步萎缩成只要800个居民的小镇。也恰是因为生齿少,本地几乎没有光污染,夜晚的星空非分特别通透。
冷湖凭仗酷似火星的地量地貌情况和优良的暗夜星空资本,正在打造集科学、科普、科幻为一体的“火星小镇”。2017年,谋求转型开展的处所干部主动找上了邓李才,期看 引进天文项目。
但邓李才也有顾忌,他担忧人烟稀少、星空标致 的冷湖一旦开展成为网红打卡点,将毁坏原有的暗夜星空资本。协做 协商停滞了一周后,处所干部拿着红头文件来找他——冷湖全域设为暗夜庇护区。“光污染是全世界天文台面对的问题,冷湖在项目启动之前就把那个问题给处理了。”
2018年5月,邓李才团队来到冷湖赛什腾山区踏勘查询拜访,在那片“童贞山”留下了人类的第一个脚印。“赛什腾是蒙语,有两个意思,一个是高耸,就似乎 沙漠上突然 冒起来一座山,还有个意思是醒觉。”邓李才说,当曲升机第一次把他送往4200米的赛什腾山头时,他发现本地前提十分抱负。
冷湖地域日照时间长、降水极低、夜空晴朗, 汗青 笔录 的气候前提十分好。但以往人们认为那里有沙尘,不合适成立天文台。现场的情状 倾覆了各人的熟悉 。邓李才说,假设 山势较为平缓,沙尘会跟着山势挪动。但冷湖地域每个一段短间隔,就有一座高山,赛什腾与其下方的柴达木盆地有1000米以上的高差,沙尘鲜有到达山顶的情状 。“即使是冷湖镇区有沙尘爆发或颠末,一旦到了山顶,看到的天空仍是湛蓝湛蓝的。”
背负设备攀山
研究团队最末确定,在山区4200米海拔标高点(赛什腾C区)停止定点选址。海西州政府挪用曲升机,将搭看 测平台的建材物料调运到选址点。但后续的运行和参数丈量设备庇护 需要依靠 邓李才团队,那并不是易事。其时山区尚无道路能够灵通监测地,选址团队需要人力背负各类仪器设备,攀登崇山峻岭。
“上山庇护 、更新设备可能 有十屡次。我们从山脚越野车能到的3200米的山腰,攀登到4200米海拔的山顶。”面临高原反响的挑战,身背10公斤的物资攀登6公里,热爱爬山的邓李才要用上2个半小时,他的同事则要用上3-5个小时。那项艰辛的使命时刻陪伴着求助紧急 。有一次,邓李才脚下打滑摔倒,顺着斜坡往下滑,斜坡的尽头是一个断崖。他赶紧把四肢伸开,增加摩擦面积,那才停了下来。他说,项目组的人员都有类似的履历,有的人以至夜宿野山。
2018岁首年月冬,邓李才在爬山途中。田才让供图
山上的前提愈加恶劣,“我们晚上睡觉,要穿上极地羽绒服、羽绒裤,钻进零下30摄氏度的睡袋,再盖五床被子,牵强 不冷。”也正因如斯,科研人员花了鼎力气开展软件,使科研人员能够长途对设备停止看 测和远 控。
征服 了重重难关,团队最末获得了对赛什腾山光学/红外看 测前提的结论性数据。为制止各类非科学因素对大型天文看 测设备选址产生骚乱 ,包管数据的可靠性和公允 性,项目摘 集的所有原始数据在整个选址过程中实时公开。
“不眨眼”的星星
截至2020岁尾,团队已经积存 了台址三年的监测数据。统计阐发展现 ,冷湖赛什腾山C区(4200米标高点)的视宁度中值为0.75角秒。那个参数与国际更佳台址同期数据大致不异。相较之下,郭守敬看 远镜(LAMOST)所在的河北省兴隆县连营寨视宁度为1.5角秒,大了一倍。
0.75角秒是什么概念?邓李才说,一个圆是切成360份,每份是一度,把一度再切成3600份,此中一份是一个角秒。0.75角秒是眼睛辨认 不了的十分小的角度。“视宁度越小,看 测到的天体越不变。各人在城市里看到的星星‘眨眼’觉得很美,而从那里看,星星是根本不闪烁 的,如许的前提关于天文看 测非常有利。”
对“物量起源”和“生命起源”等极端科学目标 而言,更佳的窗口是在红外波段。大气中的水分对红外光有强烈的吸收 ,因而最重要的台址目标是可沉降水汽(PWV)。在那项目标上,冷湖赛什腾台址是所有中纬度地域国际一流台址中最为优胜的。
按可看 测时间和视宁度停止综合量化阐发,赛什腾山的操行 优于青躲 高原其他选址点,与夏威夷莫那卡亚峰和智利各天文台比拟,根本持平。
2020年12月20日,西华师范大学与国度天文台协做 的50BiN看 远镜安拆完成后停止了测试看 测。那是冷湖天文看 测基地的初光(first light),即一个天文台或天文看 测设备第一次看天上的目标 。
“冷湖国际一流台址的发现突破了持久造约我国光学天文看 测开展的瓶颈,为我国光学天文开展创造 了严重机遇。”邓李才说,特殊 是冷湖所在的天文经度区域内,尚属世界大型光学看 远镜的空白区,而天文看 测经常 需要时域、空域的接力看 测,因而,冷湖国际一流台址也是国际光学天文开展的贵重资本。
看 远镜安家
为更大限度发扬 好冷湖台址的科学潜力,中国科学院将与青海省政府结合,尽快对台址资本停止庇护,制止灯光和其别人类活动的影响,另一方面同一规划和规划将来严重看 测设备的开展。
邓李才说,为庇护暗夜情况,冷湖企业灯光、市政灯光、家用灯光都有响应标准,违规将被惩罚。“本地常住生齿十分少,游览者都是来荒漠中赏识星空和地貌的,所以无论来访者仍是本地人,都不会毁坏暗夜情况,台址庇护压力不大。但政府仍是对此赐与了高度重视,暗夜庇护律例正在构成之中。”
目前,中国 科技 大学的2.5米巡天看 远镜、中科院国度天文台的1米SONG看 远镜和1米太阳中红外看 远镜、西华师范大学的50BiN双筒看 远镜、中科院地量与地球物理所的1.8米和80厘米行星看 测看 远镜均建于那个平台。将来,还将有更多的看 远镜在此“安家”。
2021年5月,青海省和清华大学签订协议,将用7年摆布的时间,在青海冷湖建立一架口径6.5米的宽视场(光谱)巡天看 远镜,并以此为根底开展全方位的天文学研究。邓李才透露,目前和冷湖签订落地协议的看 远镜项目大都已经进进 建立和设备安拆阶段,看 远镜数量到达30个(含一个阵列项目中的看 远镜),届时冷湖将成为中国以至亚洲更大的天文台。
“我心目中的下一个落地目标 ,是我国的大口径光学/红外看 远镜,12米以至更大!”
多晓得一点:光学看 远镜和射电看 远镜
光学看 远镜是人类最早创造的看 远镜,工做在可见光(也就是人眼所能看见的光)波段。相关于人眼,光学看 远镜能够增加聚光,进步辨认 才能,且易于照准天体并停止长时间看 测。郭守敬看 远镜(LAMOST)就是光学看 远镜。
受限于光学看 远镜的尺寸,良多远 远的天体无法用光学看 远镜来探测。宇宙天体不单会辐射可见光波,也在不竭向外辐射波长大于光波的电磁波。根据 那一现象,科学家创造了射电看 远镜。典型的射电看 远镜都是大锅盖的样子,如FAST看 远镜。因为无线电波可以穿过云雾和尘埃,所以用射电看 远镜能够不受阴雨天及黑夜的限造,可以持续停止看 测。
编纂 樊一婧 校对 李立军
2012年10月28日,亚洲更大的射电看 远镜正式“落户”上海佘川。……10月28日上午10时,亚洲更大、具有世界先辈程度的大型可全动射电看 远镜天线系统落户上海西郊佘山并正式启用。那个上海65米射电看 远镜项目是中国科学院和上海市政府的严重协做 项目,次要由中科院、上海市政府、探月工程等配合出资建造,由中国科学院上海天文台负责运行,并由中国电子科技集团公司自主研造完成。
该项目于2009年正式启动,历时3年。看 远镜天线口径为65米,高度70米,重约2700吨。项目中摘 用的超大型天线构造保型设想、主动反射面手艺、高精度全轨道焊接手艺等均为国内初创,在同类型的射电天文看 远镜中总体性能位列全球第四,亚洲第一。
65米射电看 远镜总设想师、中国电科专家杜彪介绍说,65米射电看 远镜将在射电天文、天文地球动力学和空间科学等多种学科中成为我国甚至世界上一台主干看 测设备,是一流的科学功效。它将施行探月工程三期以及我国将来月球和火星探测等各项深空探测使命,同时用于射电天文看 测等多项科学研究。