身赴险峰 心向苍穹——走近中国科学院国家天文台冷湖基地团队(上)

人类瞳孔直径仅几毫米,却从未停止注视浩瀚的宇宙。

天文学上,光学观测台址是极其宝贵的战略性稀缺资源。自2017年起,中国科学院国家天文台(以下简称“国家天文台”)研究员邓李才和高级工程师杨帆,来到青海省海西州西部无人区开始台址探寻工作。历经3年艰辛探寻,最终在冷湖从未有人到达的“处女山”赛什腾山区找到一个世界级天文台址。

他们将基于采集数据形成的科学论文投给《自然》,收获了以“Congratulations(祝贺)”开头或结尾的两份独立审稿意见。

用邓李才的话说:“在赛什腾山上迈过的每一步,都是人类的第一次到达。”正是他们3年累积起来的“一小步”,使我国先进光学天文望远镜的建设迈出了“一大步”。如今,已经有近30台先进天文望远镜选择在赛什腾山落户。

2024年初,他们所在的国家天文台冷湖基地团队获得“2023年中国科学院年度团队”称号。

台址中的“六边形战士”

一个优秀的光学望远镜观测台址对自然条件要求极其苛刻,得是具有全能实力的“六边形战士”——视宁度好、气候干燥、视野开阔、晴朗天气多、光污染小……这些条件必须是“且”的关系,任何一项有所欠缺都会影响望远镜观测能力。

2000年前后,国家天文台就部署了前瞻性研究,一批科学家前往青藏高原选址。位于青海省海西州茫崖市的冷湖曾与其他几个候选台址一起进入研究者的视野。

这里大气稀薄、日照丰沛、干燥少雨、夜空晴朗,全年70%左右都是晴天,具有非常优越的气象条件。“‘视宁度’是一个用来描述大气稳定程度的指标,冷湖区域的自然视宁度有一半小于0.75角秒!这表示光线在经过此地大气时,受到空气流动影响而发生的弯折和抖动幅度极小。”邓李才介绍,同时,这里水汽含量低,让冷湖拥有目前所有中纬度地区国际一流台址中最为优越的红外观测条件。

此外,冷湖人烟稀少,意味着人造光源少、光污染小,为其入围候选台址再下一城。冷湖镇所在的茫崖市地处柴达木盆地腹地,被无人区包围,距其最近的城市也有约400公里的路程。

尽管冷湖已经具备了成为“六边形战士”的绝对实力,却在此前的选址中落败。落选的重要原因之一是柴达木盆地特有的沙尘暴天气,因为人们普遍认为风沙会影响设备运行和观测活动。

2017年底,邓李才再次来到冷湖,对沙尘天气的影响有了新的认识。“大气中的风沙在纵向上的分布可能会呈现指数衰减,所以只要到足够高的地方,风沙问题就会迎刃而解。”他表示。

赛什腾山是冷湖境内唯一一座“足够高”的山,在当地政府帮助下,邓李才来到山顶。他发现,在沙尘肆虐的天气里,仅爬升1500米,就能看到通透的蓝天。粉尘仪检测结果显示,赛什腾山顶的空气质量指数长期维持在0或1的极优值内。

他们按捺不住内心的兴奋,立刻开始下一步的工作。来不及搭建观测用的高塔,杨帆只身一人上山,连帐篷都没带,用望远镜对当天的视宁度做了测量。“邓老师,是0.8个角秒!”第二天,杨帆把观测结果告诉了邓李才,两个人高兴极了,这是一个足以让所有天文学家感到振奋的数字。

自2018年1月16日开始,他们对赛什腾山晴夜数量、晴夜背景亮度和气象进行连续监测,并在海西州政府支持下通过直升机吊运建材,在山上初步建成基础设施。

在全体成员的努力下,经过3年连续采集,他们终于实现所有参数95%的连续覆盖率,获得了对赛什腾山光学观测条件的结论性数据。

2021年8月18日,他们在《自然》发表论文,公布了基于这些数据形成的科学结论。“两位独立审稿人在审稿意见中,都祝贺我们找到国际一流的台址。”邓李才很高兴。

论文显示,通过数据对比,从天文观测台址的专业质量要求来看,冷湖达到了国际一流水准。

最近,他们探索的步伐依然没有停止。2022至2023年间,观测台监测数据显示,冷湖地区的气候气象条件出现了波动,例如晴夜数量从此前的70%下降到了50%。“这是其他顶级台址曾出现过的情况,我们正在从全球大气活动的视角寻找答案。”邓李才表示。(记者甘晓 实习生李贺)

原标题:身赴险峰 心向苍穹——走近中国科学院国家天文台冷湖基地团队(上)