在青海,有一个世界上最适合看星星的地方。从西宁出发,一路向西,过了青海湖,再过德令哈……在柴达木盆地西北边沿,戈壁中有个小镇,那就是冷湖。
那里遥远荒芜、空气宁静、人烟稀少。2017年底,我国天文学家首次发现了这片洁净之地,十分合适于暗夜中瞭望星空。
如今,林立的望远镜伫立在冷湖境内的赛什腾山上,一个国际一流的天文台正在成型。它的建设,将填补世界东半球大型天文观测基地缺失的空白。
何处觅星光?近日,潮新闻记者跟随中科院国家天文台研究员、冷湖基地首席科学家邓李才等一同赶赴柴达木盆地边缘的冷湖,独家探秘建设中的青海冷湖天文观测基地。
冷湖天文观测基地赛什腾山C区。(潮新闻记者 卢一 摄)
一
汽车在一望无际的戈壁滩行驶,远远看见一座黑砂山,就快到冷湖了。
这是一个仰望星空的好地方。每当夜幕降临,一望无际的戈壁上,小镇灯火阑珊,抬头即可见星辰璀璨,银河横跨天穹,细碎如钻的星光美得令人惊叹。
“这里,孕育着中国光学天文未来的希望。”邓李才说。缘何这样说?他带着潮新闻记者一路寻找答案。
中科院国家天文台研究员、冷湖基地首席科学家邓李才。(潮新闻记者 卢一 摄)
从镇上沿东南而去,赛什腾山拔地挺立,岩石裸露的山岭绵延百公里。万里晴空下,汽车在飞驰,上山的路十八弯,抓紧车上的把手,任凭身体跟着汽车转弯的幅度摇晃。过了海拔4000米,凭窗眺望,白色穹顶错落于山峦间——这是林立的建设中的天文观测望远镜。
2021年,我国天文学家公布,在冷湖赛什腾山找到了世界级天文观测台址。短短几年,7家科研单位9个望远镜项目共35台望远镜来此落户。
到达海拔4200米的赛什腾山C区,眼前的景象瞬间热闹起来:
两颗并肩而立的“小白球”,是两台白色圆顶罩住的望远镜:一台是西华师范大学的50厘米双筒望远镜,另一台是中科院地质与地球物理研究所的0.8米行星研究平台PAST望远镜。“它们都已建设完成,捕捉到过天文台的‘初光’。”邓李才说。
正在建设中的“墨子”巡天望远镜。(潮新闻记者 卢一 摄)
不远处与之呼应,最大的“白球”是“墨子”巡天望远镜。它由中科大与中科院紫金山天文台共建,口径达2.5米,未来将用于搜寻和监测天文动态事件。当前,脚手架上的工人们正在进行着圆顶建设。山川无声,工人们手中的电焊机兹拉作响,演奏着一曲美妙的乐章。
在“墨子”身旁,由邓李才负责的“SONG计划”1米望远镜台基已经成型,它的目标是观测恒星震动,下个月将进行圆顶安装。现场,中科院南京天光所的工作人员正在检查基建,“要量尺寸、看结构,以满足到时的安装要求。”
离SONG望远镜30米开外,一片刚完成土建的平地正等待中科院地质与地球物理研究所TINTIN望远镜的到来。未来,这一项目将用于木星内部结构与木卫一地质活动观测……
热闹不止于此。继续盘旋颠簸上海拔4300米,视野更加开阔,一眼就能望尽沟壑纵横的山川、辽阔的戈壁、远处的雪山顶峰……在一片平整之地,天文学家们停下脚步,打开地图,开始商量起LAMOST的搬迁方案。
郭守敬望远镜LAMOST。(图源中科院国家天文台)
LAMOST又称郭守敬望远镜,是中国天文界的第一个国家重大科学工程项目,于2009年通过验收,目前位于河北的兴隆观测基地。它是世界上最大口径的大视场望远镜、也是世界上光谱获取率最高的望远镜,过去十余年,通过光谱巡天,它为人类揭开了银河系的诸多奥秘。
“冷湖环境更好,如果能顺利搬到这里来,LAMOST将发挥更强的观测能力,获得更多的宇宙信息。”中科院国家天文台研究员、LAMOST运行和发展中心常务副主任赵永恒告诉记者,让科研装置发挥更大的作用,是每一个天文学家的期待。
“冷湖的建设速度很快,几乎每天都有新变化。”高山之上,邓李才指着远处对记者讲述,尽收眼底的这些望远镜,有的正在研制,有的已经完成主体安装,有的正在积极推进塔楼土建……
静谧、辽远、壮阔,极目四望,记者眼前,一幅国际一流天文观测基地的图景正在缱绻铺陈。
从冷湖赛什腾山上远眺柴达木盆地。(潮新闻记者 卢一 摄)
二
为何是冷湖?
早在远古时期,人类祖先凭肉眼就开始了对满天繁星的想象。400多年前,望远镜的发明让人类得以超越肉眼,仰望星空。
探索宇宙,有赖于天文观测大科学装置,而建设大科学装置,选址是重要前提。
什么样的地方,才能让人类看清宇宙的“脸”?邓李才告诉潮新闻记者,天文学观测对环境要求异常严苛,地球大气会影响来自宇宙的信息,“因此,一流天文台址的上空往往需要云量小、空气干燥、大气稀薄,视宁度好,这样看到的星星才不会‘眨眼睛’,此外,还要光害少才能看得深。”
冷湖天文观测基地的星空延时画面。(受访者供图)
只有满足这些条件,才能建好的台址,为天文学发展打下基础。
多位天文学家曾对记者直言不讳,我国的光学望远镜发展与国际相比,存在着明显差距。
上世纪八九十年代,我国陆续建成位于国家天文台兴隆观测基地的2.16米天文光学望远镜,以及位于丽江高美古的2.4米通用型望远镜,再加上LAMOST,才为我国在光学天文领域争得了一席之地。
相较而言,欧美早在20世纪初就已建成2米级口径望远镜,目前已经建成近20台10米级口径的光学望远镜,还有三台口径30米以上的巨型望远镜正在建设之中。
为了缩小差距,2000年以后,我国启动中国西部天文战略选址计划,寒冷干旱的青藏高原山地、新疆帕米尔高原和横断山区等都是传统观点里的备选区域,冷湖的发现是意外,也是惊喜。
2017年,邓李才为自己负责的“SONG计划”光学望远镜进行搬迁选址。这台望远镜原本在德令哈安家,但城市的发展,灯光的影响,让它难以发挥最佳作用。在他陷入焦虑之时,冷湖当地的干部田才让叩响了他的办公室门,请他去冷湖看一看。
这次偶然又不平凡的碰面开启了冷湖与天文观测的不解之缘。
冷湖赛什腾山的夜晚星空。(受访者供图)
冷湖位于柴达木盆地西北部,地处偏远、气候干旱。境内赛什腾山平均海拔4000米,山体岩石裸露,植被稀少。
上世纪50年代,冷湖曾因石油资源吸引聚集了十万人。后来,随着石油资源枯竭,人们陆续撤出,这里恢复了宁静。
冷湖毗邻塔克拉玛干沙漠,唯一让人担心的是风沙,“但沙尘会随海拔增加而显著减少,说不定能有意外收获。”邓李才决定去冷湖看一看。第一次上山,他看到的天空只有纯净的蓝,当他在山上席地而坐时,裤子上没有沾上一丝尘土。
“这说明空气是干燥洁净的。”邓李才有隐约的预感,天文观测,这里能行。
2018年开始,连续三年,邓李才带领团队在赛什腾山进行了实地监测。数据显示,冷湖台址的优质晴夜时间占比为70%。视宁度的中位值是0.75角秒(1度=3600角秒),大约75%的数据低于1角秒,“这是建设国际一流天文台址的关键参数。”邓李才说。
2021年8月18日,顶级学术期刊《自然》在线发表关于冷湖的研究成果:我国在青藏高原寻觅到一个新的潜在天文观测点——冷湖天文观测基地,引发国际关注。
“过去,世界顶级的天文台址都集中在西半球,如果一个重大天文学事件恰好发生在在西半球的白天,我们将错过重大科学发现的机遇,而冷湖的建设,将弥补这种遗憾。”邓李才说。
冷湖赛什腾山地貌。(潮新闻记者 卢一 摄)
三
登上赛什腾山选址考察,并不是件容易的事。
“那时候只能靠双腿,真的辛苦。”驾车沿着柏油路一路前往山顶,邓李才回忆起他初到冷湖的情形。
上山之前,邓李才就查阅了海量的数据和资料,初步了解了这座山里的气象、山形和交通情况。
第一次见到赛什腾山,是在2017年10月。山上是没有路的。高耸的赛什腾山巍峨庄严,最高峰海拔4576米,到处是陡峻的绝壁和狰狞的岩石。
最初,为寻找到一条合适的上山路径,邓李才和当地干部田才让一道,拿着地形图,杵着登山杖,沿着山脊和沟壑攀爬探路,一边爬山,一边用喷漆做标记。
要做的事情太多了,勘测地形、记录晴夜、测量视宁度……他们需要一遍又一遍往山上去,“缺氧高反、体力耗尽,这些团队里不少人都体验过了。”邓李才说。
“追星”的路上,风险一路跟随。冬天,山间的沟壑常被积雪填满,稍不注意一脚下去,雪就没到了大腿根。有一次,邓李才在行进中没有留神,差点滑下山崖,他赶紧手脚摊开紧贴地面,增加摩擦力才维持住平衡。“当时快吓傻了,好一会儿才恢复过来。”邓李才说,但是对于上山他们很坚定,因为在这座山上走过的每一步,都是人类在此开拓的第一步。
在极端严酷的环境下,山上的电子和机械设备但凡出现问题,项目人员就需要快速响应奔赴冷湖。有一次邓李才和同事刚从冷湖回北京,还没出机场,就发现山上的设备不响应了,无奈只能立即买票再返回冷湖,“连机场都没有出。”邓李才说。
邓李才与同事在登山途中合影。(受访者供图)
爬山考验着科研人员的体力和耐心,也考验着他们勇气和毅力。
2018年9月的一天,同事杨帆和刘其利结伴上山,前往海拔4200米的赛什腾山C区安装视宁度测量望远镜。两人从早上9点多出发,沿着沟壑一路向上,但直到太阳西沉,他们才发现走错了方向,人还在半山腰,但早已气喘吁吁,上下两难。
眼见黑夜逐渐来临。秋天的深山,日头一落,寒意就侵袭而来,耳边只有猎猎风声。此刻前行比较危险,两人决定就地过夜,于是找了条沟躲进去。夜里,刘其利发现不远处有绿色的眼睛直勾勾地注视着他们,“好像是狼!”第一次在山上过夜的刘其利有些紧张,在附近割了几丛骆驼刺点燃,一团小小的火焰带来了温暖和安慰,不一会儿,“绿眼睛”就离开了。
刘其利接受潮新闻记者采访时回忆,那天他们在黑夜里抬头,看见一轮弯月挂在穹宇,满天星斗映照着两人踏过的每一步。
勘测的过程,仅靠自己的力量是不够的。邓李才说,在上山勘测的过程中,团队数次得到过当地政府的帮助。选址设备多而沉,难以靠手拉肩扛运上山,团队求助了当地政府,在直升飞机的帮助下,才将设备大部分吊运上了山。
如今,一条崭新的柏油路已经直通海拔4200米的赛什腾山C区。开车载着潮新闻记者迤逦而上的邓李才说:“现在有了这条路,幸福感爆棚了!”
最苦的日子似乎已经过去了,但邓李才说,他们走过的每一步,都值得铭记。
潮新闻记者(右三)正在采访中科院天文学家。(潮新闻记者 卢一 摄)
四
关于冷湖的未来,人人心中都有一份期待。
2021年12月22日,中科院国家天文台、青海省科技厅、青海省海西州人民政府签署协议,共建青海冷湖天文观测基地,将把基地打造成国际一流天文台址。
邓李才的一个期待是,冷湖早日建成国际一流的天文学观测基地。
在天文学界,要找到一处仰望星空的好地方,一般需要十年考察,再加十年建设。“冷湖天文观测基地只用了三年就获得了初步勘测成果,五年就迎来诸多望远镜落户建设,但还不够。”邓李才说。
如今,上赛什腾山的柏油路已经贯通了,电缆拉到了山顶,光纤也能够使用了……在赛什腾山C区,除了架设诸多望远镜,还规划了一个科学家工作站,目前,工作站的主体建筑已经成型,“未来,这里将为科学家们的科研工作保驾护航,还能提供部分生活保障。”
邓李才的另一个期待是,冷湖能保护好属于中国天文观测的暗夜。有太多的案例显示,随着社会经济的发展,一个原本条件优良的天文台被光害影响,难以寻觅夜空中的星。
让邓李才欣喜的是,2017年,为配合赛什腾天文台选址,冷湖地方政府决定将全域1.78万平方公里纳入暗夜星空保护区。
青海省还通过地方性法规,保护暗夜星空。今年1月1日起,《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》正式实施。条例划分出暗夜保护核心区和暗夜保护缓冲区,严格规定了暗夜保护核心区内的光源种类和亮度等。
“只有这样,冷湖才能真正成为国际一流天文观测基地。”邓李才说。
冷湖天文观测基地建设展望图。(受访者供图)
还有的天文学家期待在冷湖完成更多更好的天文学研究。
国家天文台副台长刘继峰研究员正在着手推进“司天计划”。这是一个充满雄心壮志的深度巡天计划,将布置50余台一米望远镜,对头顶上万度的天区进行每30分钟一次的重复观测,还可以三色成像,获取更多宇宙天体的物理信息。
在冷湖,刘继峰告诉潮新闻记者,目前,“司天计划”已经完成原型望远镜研制。下一步将做出三色节点望远镜,实现对观测目标的三色成像,“未来,我们将在冷湖架设更多的望远镜,就像种出一群‘白蘑菇’,对宇宙进行‘慢直播’。”
邓李才与中科院国家天文台副台长刘继峰(右)。(潮新闻记者 卢一 摄)
在冷湖采访时,记者还偶遇了来自浙江省杭州高级中学的天文指导老师林岚。她是教授级高级教师,也是深度天文爱好者。这次前往冷湖,就是为了天文科普“探探路”。
在冷湖基地,4000米以上属于科学,是观测圣地。3800米以下则属于科普,规划了具备科普功能的基础设施,未来,普通天文爱好者和青少年都可以在此深度体验天文观测与研究。
“我太激动了!冷湖建设地这么好。”林岚去过智利北部山区、美国夏威夷莫那卡亚峰等地的世界一流天文观测基地,见到冷湖基地雏形的她兴奋地告诉记者,冷湖基地的观测条件完全可以与世界一流天文台相媲美。她的期待是,今年暑假,要带杭高的孩子们来这里看看。
在青海冷湖,他们的期待都在成真……
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