磨劍十年：中國(guó)搶占南極天文制高點(diǎn)

 

資料圖

“要想深度認(rèn)識(shí)宇宙，如果你不到南極，那就只能上天了。”科學(xué)家如是說(shuō)。探索浩瀚太空、認(rèn)知茫茫宇宙，是人類自古以來(lái)的夢(mèng)想。“遂古之初，誰(shuí)傳道之？上下未形，何由考之？”早在2300多年前，中國(guó)偉大的詩(shī)人屈原就發(fā)出了著名的“天問(wèn)”。

 

本世紀(jì)全球天文學(xué)極具挑戰(zhàn)性的基本科學(xué)問(wèn)題概括為“兩暗一黑三起源”，即暗能量、暗物質(zhì)、黑洞，以及宇宙起源、天體起源、生命起源。而南極，正是地面上探索這些問(wèn)題最為理想的地點(diǎn)。

 

遙遠(yuǎn)的南極從來(lái)不是一個(gè)適合人類居住的地方，那里的溫度可以降到零下80多攝氏度，漫長(zhǎng)的黑夜可以持續(xù)約6個(gè)月時(shí)間。在南極進(jìn)行天文觀測(cè)，不僅比其他地點(diǎn)看得更遠(yuǎn)、更清楚，高分辨、大視場(chǎng)、寬波段兼具，還有望打開(kāi)人類探索宇宙全新的“機(jī)會(huì)窗口”。

 

從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，全球不斷升溫的南極科考和天文觀測(cè)，將人類認(rèn)識(shí)宇宙的視角引入這塊極寒之地。我國(guó)也適時(shí)提出了“上天入地到南極”的路線圖。

 

這片蘊(yùn)藏?zé)o數(shù)信息和科學(xué)之謎的神秘大陸，是否有可能成為推動(dòng)人類認(rèn)識(shí)宇宙又一次飛躍的跳板？當(dāng)全新的觀測(cè)通道打開(kāi)，南極究竟會(huì)為我們揭示怎樣瑰麗奇異的宇宙奧秘？中國(guó)如何抓住全球南極天文研究的黃金時(shí)期？

 

大國(guó)天文策：不要辜負(fù)了黃金期

 

半月談?dòng)浾?楊紹功 蔣芳

 

如果把國(guó)際天文學(xué)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)比作一個(gè)牌局，眼下中國(guó)人無(wú)疑握著一手好牌。比如，南極冰穹A。它是地球上條件最優(yōu)異的天文觀測(cè)臺(tái)址，沒(méi)有之一。僅這一張王牌，就可以讓中國(guó)天文學(xué)家有機(jī)會(huì)技驚四座、造福世界。

 

11年前，中國(guó)科考隊(duì)員代表全人類首次登上這個(gè)南極內(nèi)陸冰蓋最高點(diǎn)。消息傳來(lái)，震動(dòng)了國(guó)際天文學(xué)界，中國(guó)天文學(xué)家更是歡呼雀躍，他們認(rèn)為“屬于中國(guó)天文學(xué)界的一個(gè)新時(shí)代”來(lái)臨了。中科院院士崔向群等及時(shí)建議：應(yīng)該把中國(guó)的大望遠(yuǎn)鏡建到南極去！“上天入地到南極”由此成為新時(shí)期中國(guó)天文學(xué)研究的口號(hào)和目標(biāo)。

 

天文學(xué)是一門(mén)觀測(cè)科學(xué)，所有重大天文成果都隱藏在光譜之中，有所見(jiàn)才能有所得。把大望遠(yuǎn)鏡建到南極，讓中國(guó)天文學(xué)家能在地球上最佳的觀測(cè)點(diǎn)仰望星空，相當(dāng)于開(kāi)了“天眼”，這無(wú)疑是千百年來(lái)前所未有的機(jī)遇。也難怪，搞了30多年天文學(xué)研究的老科學(xué)家們感慨疾呼：不要辜負(fù)了天文學(xué)研究的黃金時(shí)期！

 

黃金時(shí)期是對(duì)中國(guó)天文學(xué)研究復(fù)興的憧憬。中國(guó)人自古以來(lái)追求“究天人之際”，哪怕是在只能用肉眼眺望的時(shí)代，中國(guó)人也一直孜孜不倦地仰望著星空。公元前13世紀(jì)甚至更早，中華民族的先人就建立了“天文觀測(cè)臺(tái)”，觀測(cè)記錄天象、推演制作歷法。在宋代，中國(guó)天文學(xué)家就以算術(shù)方法計(jì)算行星運(yùn)行位置，精度平均誤差已小于2度，領(lǐng)先歐洲近300年。至今，中國(guó)仍保存著全世界歷時(shí)最長(zhǎng)、最完整的天象記錄，已成為共享于全人類的寶貴財(cái)富。明代以后，隨著西方天文觀測(cè)研究方法的引入，中國(guó)進(jìn)入了模仿、吸收、追趕西方的漫長(zhǎng)階段，黃金時(shí)期成為過(guò)去式。

 

獨(dú)立、解放、富強(qiáng)，是20世紀(jì)中華民族發(fā)展的關(guān)鍵詞。這100年間，中國(guó)的天文學(xué)研究體系也圍繞這幾個(gè)關(guān)鍵詞重塑。民國(guó)時(shí)期，中國(guó)現(xiàn)代天文學(xué)研究起步，中國(guó)天文學(xué)會(huì)、紫金山天文臺(tái)成立，中國(guó)成為國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)成員國(guó)。新中國(guó)成立后，尤其是近30多年以來(lái)，中國(guó)天文學(xué)界通過(guò)國(guó)際互訪、研討、留學(xué)等方式，以開(kāi)放的姿態(tài)重回國(guó)際天文學(xué)研究的大舞臺(tái)。然而，由于人才教育和設(shè)施投入的長(zhǎng)期斷檔，20世紀(jì)的天文學(xué)研究成果榜上，幾乎沒(méi)有中國(guó)人的身影。聽(tīng)外國(guó)人說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)了河外星系、脈沖星，發(fā)現(xiàn)了黑洞的秘密，中國(guó)人卻看不見(jiàn)，也無(wú)法驗(yàn)證。那時(shí)的中國(guó)科學(xué)家最渴望的，無(wú)疑是自己的國(guó)家能有一只“天眼”——大望遠(yuǎn)鏡。

 

20世紀(jì)90年代，中國(guó)的天文科學(xué)家們心里都憋著一口氣。當(dāng)國(guó)家提出要搞光譜巡天望遠(yuǎn)鏡時(shí)，像崔向群一樣留學(xué)國(guó)外的科學(xué)家紛紛回國(guó)，他們抱著一種“苦戰(zhàn)必勝”的信念。當(dāng)時(shí)，中國(guó)最緊缺的除了人才就是資金。中國(guó)的大望遠(yuǎn)鏡一次性投入就是幾個(gè)億。許多項(xiàng)目上馬，年輕的天文學(xué)家們感到，肩上的擔(dān)子前所未有的沉重。要讓一個(gè)眺望了宇宙幾千年的民族，從仰望星空中找回自信，不是一件容易的事情。而中國(guó)科學(xué)家追趕世界水平的使命感，讓這個(gè)物質(zhì)貧乏的研究領(lǐng)域生長(zhǎng)著昂揚(yáng)的精神力量。

 

即便進(jìn)入了新世紀(jì)，中國(guó)的天文學(xué)研究依然很缺錢(qián)。紫金山天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)楊戟還記得15年前，日本有個(gè)很好的研究項(xiàng)目，邀請(qǐng)中國(guó)投8000萬(wàn)元參與項(xiàng)目的10%，但最終因?yàn)殄X(qián)不夠而遺憾錯(cuò)失。崔向群主持建造世界上光譜獲取率最高的郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)，原本想用兩塊完整的鏡片組成主體，但兩塊鏡片需要2億元，為了省錢(qián)只好選擇了小塊鏡片拼接的超高難度方案。當(dāng)時(shí)，建造天文學(xué)研究設(shè)施，中國(guó)科學(xué)家之間流傳著的一句話叫“斗智不斗財(cái)”。寧可在技術(shù)上為難自己，不在投入上給國(guó)家增加負(fù)擔(dān)。這樣苛刻的自我要求反而提高了中國(guó)人的技術(shù)水平。2008年，小鏡拼接的郭守敬望遠(yuǎn)鏡在法國(guó)馬賽的一個(gè)會(huì)議上展出，全場(chǎng)響了一次接一次的掌聲。臺(tái)上的中國(guó)科學(xué)家，猶如做了精彩表演的明星，一次次謝幕后仍被掌聲邀請(qǐng)返場(chǎng)。

 

人才、資金、望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)這些基本要素有效結(jié)合在一起，中國(guó)天文學(xué)界便呈現(xiàn)出新的氣象——在中國(guó)天文學(xué)會(huì)成立90周年時(shí)，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)首次將三年一屆的大會(huì)放在了北京召開(kāi)?？茖W(xué)家們認(rèn)為，中國(guó)天文學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入了成就最多、天文觀測(cè)設(shè)備發(fā)展最快的時(shí)期。東到上海佘山，西到西藏阿里，天文望遠(yuǎn)鏡覆蓋了國(guó)境內(nèi)多數(shù)適宜觀測(cè)的地點(diǎn)。郭守敬望遠(yuǎn)鏡2013年正式開(kāi)始巡天，當(dāng)年觀測(cè)發(fā)布的光譜數(shù)量就超過(guò)了全世界歷史以來(lái)的總和。而剛剛主體工程完工的貴州500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST)，至少領(lǐng)先國(guó)際二三十年。在暗物質(zhì)、銀河系磁場(chǎng)、宇宙天體位置測(cè)量等項(xiàng)目上的研究成果，則更讓科學(xué)家們充滿信心——在仰望星空的人群中，中國(guó)人又坐回了前排，研究最前沿的問(wèn)題，鎖定“兩暗一黑三起源”，與世界各國(guó)一起空間探秘。

 

黃金時(shí)期真的來(lái)了，人們都相信中國(guó)的天文學(xué)研究面臨巨大的機(jī)遇。然而，機(jī)遇往往與挑戰(zhàn)并存，中國(guó)天文學(xué)研究的深入發(fā)展仍面臨諸多掣肘。比如，絕佳觀測(cè)點(diǎn)南極冰穹A，中國(guó)科學(xué)家一直想在上面建設(shè)“中國(guó)南極天文臺(tái)”。然而，首倡至今，10多年過(guò)去，項(xiàng)目還未立項(xiàng)，因?yàn)橛嘘P(guān)部門(mén)在項(xiàng)目命名、經(jīng)費(fèi)和保障等問(wèn)題上無(wú)法達(dá)成一致。因此，從科學(xué)家們口中說(shuō)出的這句“不要辜負(fù)了這個(gè)黃金時(shí)期”，便包含了更多的含義：是自我鞭策，是無(wú)奈感慨，更是緊迫呼吁——打破條條框框，擯棄各種短期局部的利益考量，加大人財(cái)物乃至制度投入，才能讓中國(guó)天文學(xué)研究熱情擁抱這個(gè)黃金時(shí)期。

 

仰望星空，你若問(wèn)探索太空有何用，可以先嘗試回答幾億年前魚(yú)類爬上陸地有何用……人們可能無(wú)法確切說(shuō)出某項(xiàng)天文學(xué)研究的巨大價(jià)值，但每一個(gè)天文學(xué)研究成果都可能對(duì)人類文明進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。或許，唯有在浩瀚的宇宙面前，人類才更容易激發(fā)探索的欲望，認(rèn)知自身的渺小，擯棄紛繁的糾葛，積極開(kāi)展團(tuán)結(jié)協(xié)作。從這個(gè)意義而言，整個(gè)世界都在共享這個(gè)黃金時(shí)期，擁抱全人類共同的美好未來(lái)。

 

磨劍十年：中國(guó)搶占南極天文制高點(diǎn)

 

半月談?dòng)浾?蔡玉高 蔣芳

 

中科院院士、中國(guó)南極天文中心副主任崔向群至今難以忘懷，在2009年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)的南極天文特別會(huì)議上，中國(guó)天文學(xué)家集體登臺(tái)接受國(guó)際南極天文學(xué)界的熱烈掌聲。這一史無(wú)前例的榮耀，源于中國(guó)正在對(duì)南極冰穹A進(jìn)行的天文科考。

 

從2006年底中國(guó)南極天文中心成立至今，近10年南極天文科考中，我國(guó)天文學(xué)家取得了令世界同行艷羨的成果。但受制于各方條件，與當(dāng)初的科研目標(biāo)仍有差距?？瓶紵o(wú)止境，無(wú)數(shù)個(gè)未知窗口正等待著天文學(xué)家們借力南極去打開(kāi)。

 

攻堅(jiān)逐夢(mèng)，中國(guó)天文學(xué)家登頂南極冰穹A

 

讓中科院紫金山天文臺(tái)研究員、中國(guó)南極天文中心主任王力帆難以置信的是，幾代天文學(xué)家的夢(mèng)想，在他手中變成了現(xiàn)實(shí)：2006年底，中國(guó)南極天文中心在紫金山天文臺(tái)成立；2007年11月，南極科考船“雪龍”號(hào)所載的科考人員中第一次出現(xiàn)了天文學(xué)家的身影；2008年1月，“中國(guó)之星”小望遠(yuǎn)鏡在南極冰穹A架設(shè)，我國(guó)正式在這片極寒之地開(kāi)啟科學(xué)觀測(cè)……

 

海拔4093米的冰穹A是南極內(nèi)陸冰蓋距海岸線最遠(yuǎn)的一個(gè)冰穹，也是南極內(nèi)陸冰蓋海拔最高的地區(qū)，被稱為“不可接近之極”。90%以上是晴天，冬季全是黑夜，沒(méi)有太陽(yáng)光干擾，可以對(duì)天空進(jìn)行連續(xù)4個(gè)月的觀測(cè)，大氣清晰度高，沒(méi)有人工光源干擾……無(wú)數(shù)優(yōu)勢(shì)使得冰穹A成為目前地球上已知的天文觀測(cè)條件最好之處。因而，到冰穹A進(jìn)行天文觀測(cè)成為全世界天文學(xué)家共同的夢(mèng)想。

 

2005年初，我國(guó)南極科考隊(duì)首次登上南極內(nèi)陸冰蓋最高點(diǎn)。一支由13人組成的中國(guó)第21次南極考察科考隊(duì)2004年12月從中山站啟程，2005年1月18日下午3時(shí)許，博士生張勝凱將一根標(biāo)志桿深深地插進(jìn)這片大地。這一歷史時(shí)刻，標(biāo)志著人類首次確定了南極內(nèi)陸冰蓋最高點(diǎn)的位置。

 

“當(dāng)?shù)巧媳稟的消息傳來(lái)，國(guó)內(nèi)天文學(xué)界‘炸開(kāi)了鍋’，我們都認(rèn)為屬于中國(guó)天文學(xué)界的一個(gè)新時(shí)代來(lái)臨了。”崔向群說(shuō)，早在上世紀(jì)80年代，我國(guó)天文學(xué)界就提出到南極進(jìn)行天文觀測(cè)的目標(biāo)，可惜囿于條件，這一想法遲遲未能實(shí)施。

 

“研制了幾十年望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)然希望能將中國(guó)造的觀測(cè)設(shè)備安裝到南極去。”崔向群一直有這樣的夢(mèng)想。2005年春節(jié)期間，當(dāng)她將這個(gè)想法與好友王力帆交流后，“他的眼睛突然放亮，感覺(jué)像是發(fā)現(xiàn)了大寶藏”。盡管已是10年后，崔向群描述的這一細(xì)節(jié)，仍讓已是973項(xiàng)目首席科學(xué)家的王力帆記憶猶新。

 

一拍即合的兩人，利用郭守敬巡天望遠(yuǎn)鏡國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)之機(jī)，又邀請(qǐng)了一批國(guó)際天文學(xué)家召開(kāi)會(huì)議，論證南極冰穹A進(jìn)行天文觀測(cè)的可行性。會(huì)上，國(guó)內(nèi)外同行意見(jiàn)一致：“一定到冰穹A去！”很多國(guó)外大牌天文學(xué)家都對(duì)中國(guó)能有如此好的觀測(cè)臺(tái)址表示羨慕。這更加堅(jiān)定了崔向群和王力帆的信心。

 

2007年10月11日，紫金山天文臺(tái)副研究員朱鎮(zhèn)熹和國(guó)家天文臺(tái)研究員周旭跟隨第24次南極科考隊(duì)奔赴南極。從他們踏上南極冰穹A的那一刻起，我國(guó)天文科考翻開(kāi)新篇章。

 

十年磨礪，中國(guó)南極天文科考成果斐然

 

你想知道南極冰穹A的實(shí)時(shí)溫度、風(fēng)速嗎？你想看到那個(gè)神秘之地的實(shí)時(shí)畫(huà)面嗎……通過(guò)一批又一批南極天文科考隊(duì)員及整個(gè)科研團(tuán)隊(duì)的努力，以前看似遙不可及的目標(biāo)變成了現(xiàn)實(shí)。

 

今年4月12日，中國(guó)第32次南極科學(xué)考察隊(duì)員們隨“雪龍”號(hào)極地考察船順利返回上?；卮a頭。國(guó)家天文臺(tái)南京天文光學(xué)技術(shù)研究所副研究員楊世海也圓滿完成對(duì)南極巡天望遠(yuǎn)鏡的維護(hù)與升級(jí)，以及安裝攝像頭、溫度傳感器等工作。

 

楊世海已經(jīng)是第八批奔赴冰穹A的天文科考人員了。王力帆介紹，在科技部、中科院、國(guó)家海洋局極地辦等單位的大力支持下，南極天文科考與研究取得了較為豐碩的成果。

 

在極寒的條件下，如何進(jìn)行無(wú)人天文觀測(cè)？這對(duì)觀測(cè)設(shè)備耐寒、去霜、自動(dòng)化都提出了相當(dāng)高的要求。曾到過(guò)南極的南京天文光學(xué)技術(shù)研究所副所長(zhǎng)宮雪非介紹，經(jīng)過(guò)這些年不斷研發(fā)，目前南極天文觀測(cè)站建設(shè)已經(jīng)粗具規(guī)模，包括發(fā)電機(jī)組、自動(dòng)氣象站、天文光譜儀等10多套的天文儀器設(shè)備已基本適應(yīng)了極端氣候條件下的環(huán)境。

 

當(dāng)然，作為觀測(cè)站的主體，“中國(guó)之星”望遠(yuǎn)鏡和兩臺(tái)南極巡天望遠(yuǎn)鏡的成功安裝與連續(xù)工作，是南極天文科考最為重要的成果。南京天光所南極巡天望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目常務(wù)副組長(zhǎng)袁祥巖介紹，2008年1月，4架145毫米口徑折反式望遠(yuǎn)鏡(“中國(guó)之星”小望遠(yuǎn)鏡陣)在南極冰穹A安裝成功，天文學(xué)家已從連續(xù)4年的觀測(cè)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一批變星和系外行星的候選體等，也積累了大量大氣透明度、天光亮度、晴夜數(shù)等臺(tái)址數(shù)據(jù)，為南極天文觀測(cè)打下了良好基礎(chǔ)。

 

此后，兩臺(tái)南極巡天望遠(yuǎn)鏡相繼安裝。袁祥巖介紹，該望遠(yuǎn)鏡主鏡口徑68厘米，入瞳口徑50厘米，配備了功能強(qiáng)大的10Kx10KCCD相機(jī)，主要進(jìn)行超新星早期發(fā)現(xiàn)、系外行星搜尋和光變天體的研究。在南極漫長(zhǎng)的極夜里，AST3能夠不間斷地觀測(cè)，成為地面天文研究中獨(dú)一無(wú)二的望遠(yuǎn)鏡。

 

目前，這些望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)獲得了大量觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)開(kāi)展超新星宇宙學(xué)、宇宙暗物質(zhì)、系外行星及恒星形成原因等國(guó)際前沿領(lǐng)域的研究，將大有用處。南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)周濟(jì)林介紹，以前我國(guó)開(kāi)展系外行星研究，主要依靠國(guó)外空間望遠(yuǎn)鏡所提供的數(shù)據(jù)，“中國(guó)之星”望遠(yuǎn)鏡則為我們提供了依靠自主望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)系外行星候選體的可能性，目前已取得了重要進(jìn)展。

 

在冰穹A的天文科考，更讓中國(guó)向天文強(qiáng)國(guó)邁出堅(jiān)實(shí)的步伐。“在國(guó)際天文學(xué)界，我們樹(shù)立了中國(guó)南極的旗幟。”崔向群驕傲地說(shuō)，天文學(xué)研究無(wú)國(guó)界，以前一般都是我們主動(dòng)去聯(lián)系別人要求合作，但有了冰穹A如此寶貴的資源，包括美國(guó)、澳大利亞、法國(guó)等西方國(guó)家都積極與我們聯(lián)系，提出條件優(yōu)厚的合作計(jì)劃，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)天文學(xué)發(fā)展、提高我國(guó)國(guó)際地位都大有裨益。

 

十年，對(duì)天文學(xué)研究來(lái)說(shuō)，還顯得太短。天文學(xué)家們堅(jiān)信，隨著研究的深入，冰穹A一定會(huì)帶來(lái)更多驚喜。

 

決勝未來(lái)，南極天文臺(tái)址建設(shè)仍需同心協(xié)力

 

今年7月底，在西安舉行的2016年南極巡天望遠(yuǎn)鏡973項(xiàng)目年會(huì)上，來(lái)自中科院南極天文中心、紫金山天文臺(tái)、南京天光所、中科院前沿科技與教育局、南京大學(xué)、國(guó)家海洋局極地中心、天津大學(xué)等單位的科研人員、管理人員濟(jì)濟(jì)一堂，就南極天文觀測(cè)的進(jìn)展及科學(xué)目標(biāo)展開(kāi)熱烈討論。

 

在充分肯定近年來(lái)南極天文觀測(cè)成績(jī)的同時(shí)，科研人員們開(kāi)始“吐槽”南極天文臺(tái)建設(shè)進(jìn)度，呼吁加快項(xiàng)目審批。

 

王力帆介紹，2013年公布的《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃(2012—2030年)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)中，明確“十二五”時(shí)期，在我國(guó)科技發(fā)展急需、具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)和科技突破先兆顯現(xiàn)的領(lǐng)域中，優(yōu)先安排16項(xiàng)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。南極天文臺(tái)項(xiàng)目位列其中。

 

《規(guī)劃》提出，南極內(nèi)陸冰穹A是我國(guó)科考隊(duì)首先從地面到達(dá)和利用的地區(qū)。該處大氣湍流邊界層極薄，大氣中水汽含量極低，是地球上條件最優(yōu)異的天文觀測(cè)臺(tái)址和天文研究長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的珍稀資源。在南極內(nèi)陸冰穹A，充分利用中國(guó)南極昆侖站的現(xiàn)有基礎(chǔ)建設(shè)中國(guó)南極天文臺(tái)，主要包括：太赫茲望遠(yuǎn)鏡，光學(xué)和紅外望遠(yuǎn)鏡，遠(yuǎn)程運(yùn)控系統(tǒng)，支撐服務(wù)系統(tǒng)等。該設(shè)施建成后，將開(kāi)辟地球上獨(dú)一無(wú)二的太赫茲波段天文觀測(cè)窗口，為研究宇宙和天體起源、暗物質(zhì)、暗能量、地外生命等科學(xué)問(wèn)題提供有力支撐。

 

“但3年過(guò)去了，項(xiàng)目尚未啟動(dòng)申報(bào)手續(xù)，更未立項(xiàng)。對(duì)于原本占據(jù)主動(dòng)優(yōu)勢(shì)、已有科技突破先兆的中國(guó)天文科研界來(lái)說(shuō)，窗口期正面臨逐漸消失的危險(xiǎn)。”王力帆說(shuō)。

 

一位不愿意透露姓名的科研人員表示，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)際進(jìn)程有所滯后是比較普遍的現(xiàn)象，但南極天文臺(tái)建設(shè)速度過(guò)慢。

 

崔向群院士毫不遮掩自己的擔(dān)心。她告訴半月談?dòng)浾?，幾年前，?guó)際天文學(xué)界因?yàn)橹袊?guó)在冰穹A科考進(jìn)展集體鼓掌，如果我們項(xiàng)目進(jìn)展緩慢，遲遲拿不出科研成果，最后受損失的將是整個(gè)中國(guó)天文學(xué)研究。

 

一個(gè)人的天文臺(tái)

 

半月談?dòng)浾?蔣芳 邱冰清

 

作為科學(xué)研究和試驗(yàn)的圣地，每年10月份，我國(guó)的南極科考隊(duì)出發(fā)前往南極，到次年的三四月份返回。在此期間，各領(lǐng)域的科學(xué)家們從天文、氣象、地質(zhì)、地球生物等方面進(jìn)行科學(xué)考察活動(dòng)。

 

科學(xué)家的追星之旅并不浪漫。實(shí)際上，在南極的科考隊(duì)中，由于天文的比重很小，很多時(shí)候只有一個(gè)天文科考人員前往冰穹A。而且，在20多天的有限時(shí)間里，要解決從硬件到軟件，從安裝、調(diào)試天文儀器到故障修理等一系列工作，困難程度可想而知。

 

2007年迄今，已經(jīng)有8批次天文學(xué)家進(jìn)入南極內(nèi)陸開(kāi)展多樣化的觀測(cè)和科研。宮雪非、李正陽(yáng)、朱鎮(zhèn)熹，是其中的典型代表。

 

在南極科考隊(duì)當(dāng)“礦主”

 

宮雪非(南京天文光學(xué)技術(shù)研究所副所長(zhǎng))：作為中國(guó)第25次南極科考隊(duì)中唯一的天文科考人員，我的主要任務(wù)是維護(hù)南極望遠(yuǎn)鏡CSTAR和臺(tái)址測(cè)量艙，并安裝新的天文儀器設(shè)備，卻沒(méi)想到因?yàn)樾蘩戆l(fā)電艙，得了個(gè)“礦爺”的外號(hào)。

 

我到達(dá)冰穹A的當(dāng)晚，先去看發(fā)電艙。一打開(kāi)艙門(mén)，發(fā)電艙像是被火燒過(guò)了一樣。三根排氣管熔斷，煙霧沒(méi)法出來(lái)，時(shí)間長(zhǎng)了全都噴在內(nèi)壁上，滿艙都是黑灰、黑油，過(guò)濾器下方還有少量的機(jī)油泄漏，恢復(fù)的難度很大。修復(fù)發(fā)電艙，時(shí)間緊迫。

 

這項(xiàng)工作在家里做，不見(jiàn)得非常辛苦，汽車行的修車師傅每天都在干這活兒。但在南極，這個(gè)高海拔、低氣溫的地方，人稍微一動(dòng)就很累，小事都變成大事。

 

一開(kāi)始，拆卸報(bào)廢發(fā)電機(jī)就是一個(gè)艱苦的過(guò)程：一臺(tái)發(fā)電機(jī)加上柴油機(jī)和安裝地板，約有60公斤重，兩三個(gè)人抬起來(lái)都很困難，何況共有6臺(tái)需要拆卸。還好有其他隊(duì)友的幫忙，我們把發(fā)電機(jī)墊好木板，再把它們從集裝箱上滾下來(lái)。

 

緊接著要將艙內(nèi)清理干凈，機(jī)械師崔鵬惠建議我先用航空油來(lái)擦內(nèi)艙。在1米多高的空間內(nèi)，我和隊(duì)友跪著、趴著、撅著，用盡各種姿勢(shì)，在艙內(nèi)爬來(lái)爬去，身上弄得烏漆墨黑。我們帶著一臉黑灰回到生活艙吃飯，大家笑了，“‘宮礦主’回來(lái)了，還雇了兩個(gè)小工”。

 

因?yàn)榻箲]，我每天凌晨?jī)牲c(diǎn)睡覺(jué)，有時(shí)候還半夜爬起來(lái)對(duì)著發(fā)電艙發(fā)呆。如果發(fā)電艙不能運(yùn)行，就意味著我這趟過(guò)來(lái)毫無(wú)意義。后來(lái)我給南京天光所的老領(lǐng)導(dǎo)崔向群打了個(gè)電話，她聽(tīng)了以后果斷給我了一些建議，讓我別放棄。記得那天，廚房老張做了烙餅，還有糖果，心情甚好。說(shuō)來(lái)也怪，那天之后，工作就變得異常順利，問(wèn)題迎刃而解。

 

在新年到來(lái)之前，“老宮，再發(fā)動(dòng)一次……起來(lái)了，起來(lái)了……發(fā)電機(jī)啟動(dòng)了！”可以好好地在冰穹A上慶祝新年了。

 

南極追星“第一人”

 

朱鎮(zhèn)熹：我是第24次中國(guó)南極科考隊(duì)最后一位上“雪龍”號(hào)的隊(duì)員，也是第一個(gè)到達(dá)冰穹A的天文科研人員。

 

進(jìn)行南極天文選址與天文觀測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備是“南極天文觀測(cè)保障平臺(tái)”，它提供望遠(yuǎn)鏡等觀測(cè)設(shè)備的電力、保障通訊、監(jiān)測(cè)與遙控。它是澳大利亞、中、美三方合作研制與運(yùn)行的設(shè)備。我提前兩個(gè)月赴澳大利亞，參與平臺(tái)的研制及各天文設(shè)備的聯(lián)調(diào)與試安裝。由于平臺(tái)研制的復(fù)雜與故障，臨到上“雪龍”號(hào)前，我們還在調(diào)試平臺(tái)，所以成了最后登船的人。

 

在中山站出發(fā)基地，是我感覺(jué)最辛苦的工作階段。在近10天時(shí)間里，大量物資要分裝，我參與了滾油桶、直升機(jī)摘鉤等工作。直升機(jī)下大風(fēng)吹，人體有時(shí)需要傾斜站立，數(shù)天后，嘴唇脫厚皮，人臉走形。比較危險(xiǎn)的是，我們需要站立在集裝箱頂，捆綁木箱和安裝太陽(yáng)能板，途中需要太陽(yáng)能發(fā)電與澳方通過(guò)“銥星”天線聯(lián)系和測(cè)試平臺(tái)。

 

我與同事周旭主要在冰穹A工作，盡管海拔4000多米，氧氣含量少，我與周旭都沒(méi)有高原反應(yīng)。從研制“中國(guó)之星”小望遠(yuǎn)鏡陣CSTAR開(kāi)始，過(guò)去1年多，到最后階段的安裝調(diào)試，我們很是興奮，每天工作超過(guò)12小時(shí)。盡管天文安裝設(shè)備較多、任務(wù)繁重，我們也在20天里圓滿完成任務(wù)，最后一夜通宵調(diào)試，封好艙門(mén)、照幾張照片即上車回家。

 

回到中山站，體重減了8斤。我們住在餐廳邊上，每餐過(guò)后兩三小時(shí)就餓，我每天吃5頓。

 

在離開(kāi)南極的“雪龍”號(hào)上，我心里默念“南極，再見(jiàn)！”只是不知是否還有機(jī)會(huì)再見(jiàn)。

 

“我擁有兩次遠(yuǎn)征南極內(nèi)陸史”

 

李正陽(yáng)：3年前第一次來(lái)這兒，記得氣勢(shì)磅礴的冰山、絢麗多彩的極光、憨態(tài)可掬的企鵝、靜謐怡然的海灣、茫茫的白雪、不落的太陽(yáng)，內(nèi)陸冰蓋上幽幽的藍(lán)冰盡顯神秘。走在零下30攝氏度的雪地上，就像是被藍(lán)色的蓋子罩在白色的碗里……

 

再次遠(yuǎn)征南極內(nèi)陸，茫茫無(wú)邊的冰雪世界和睡覺(jué)時(shí)因缺氧而被憋醒已不再讓我感到恐懼。但這次的天文科考任務(wù)一點(diǎn)也不輕松。同事杜福嘉在艙室內(nèi)穿著厚重的防寒服安裝調(diào)試、排查故障，我承擔(dān)戶外安裝的所有工作。長(zhǎng)期在室外工作，極晝的紫外線曬得我皮膚黝黑，臉上像是刷了一層古銅色，皮膚皴裂疼痛。零下40攝氏度的空氣讓我咳嗽不止，肺部經(jīng)常隱隱作痛。缺氧讓我舉步維艱，巨大的體能消耗讓我體重減輕了10公斤，差點(diǎn)脫離微胖界。困了累了，休息一會(huì)兒再接著干。

 

也有堅(jiān)持不住的時(shí)候。工作之余，和年幼的女兒視頻對(duì)話，每當(dāng)看著女兒不停地親手機(jī)屏幕，哭著叫爸爸，我就忍不住陷入愧疚和自責(zé)之中。在昆侖站工作的二十幾天里，二三十個(gè)大老爺們相互陪伴，每次喝酒百感交集，情愫萬(wàn)千全都化在酒里。這時(shí)候就會(huì)想起老師在電話里說(shuō)的：你再努力一下。是的，想到那些數(shù)十年都沒(méi)回家過(guò)春節(jié)的老南極，就咬牙堅(jiān)持了下來(lái)。

 

總以為這是個(gè)夢(mèng)，夢(mèng)醒的時(shí)候我應(yīng)該是躺在老家彌漫著炭火木香的小木屋里，身旁是卷著被子蜷縮睡著的哥哥。老媽會(huì)推開(kāi)門(mén)溫柔地叫我們起床吃早飯，老爸會(huì)在院子里中氣十足地叫著“火塘燒好了”。然而，這個(gè)夢(mèng)似乎有些長(zhǎng)，已經(jīng)有4個(gè)月之久，醒來(lái)時(shí)自己仍然睡在容納八個(gè)床鋪的集裝箱里。

 

真希望下次睜眼的時(shí)候，不用擔(dān)心扎營(yíng)時(shí)零下30攝氏度的天氣和刺痛面頰的吹雪，不用再吃航空餐，可以好好洗個(gè)熱水澡。好在，當(dāng)我們把南極巡天望遠(yuǎn)鏡等安裝、維護(hù)好，可以更遠(yuǎn)、更清楚地進(jìn)行天文觀測(cè)時(shí)，就可以回家了。

 

人類打開(kāi)認(rèn)知宇宙的一扇新窗

 

半月談?dòng)浾?蔣芳 蔡玉高

 

極寒之地成為天文“熱土”

 

人類為什么要去南極看星星？

 

有人說(shuō)，那里的星空特別純凈，那里的星星“不眨眼”；科學(xué)家說(shuō)，那里是地球上最接近太空的地方，特別適合探測(cè)宇宙誕生初期時(shí)產(chǎn)生的極短波長(zhǎng)的輻射……

 

“如果你不到南極，那就只能上天了。”中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)南極天文中心副主任崔向群說(shuō)，那么，利用南極認(rèn)識(shí)宇宙、觀測(cè)宇宙有哪些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)呢？

 

——觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。每年有135天連續(xù)全黑夜，而且晴天時(shí)間高達(dá)90%以上，很容易實(shí)現(xiàn)4個(gè)半月的連續(xù)觀測(cè)而且達(dá)到相應(yīng)的科學(xué)目標(biāo)，即探測(cè)系外行星和測(cè)星震等。

 

——大氣環(huán)境甚至可以與太空媲美。南極冰穹A大氣稀薄、冷、干燥、塵埃少，可以媲美太空環(huán)境，不只對(duì)毫米波望遠(yuǎn)鏡，對(duì)紅外及光學(xué)波段望遠(yuǎn)鏡都是地球上最佳的地面觀測(cè)站址。

 

——大氣湍動(dòng)少，自由大氣視寧度極好。以冰穹A為例，平均風(fēng)速低于2米/秒，超過(guò)4米/秒的風(fēng)的情況極少，適合放置大型望遠(yuǎn)鏡陣進(jìn)行光干涉成像觀測(cè)等。

 

——干擾少。南極是地面上人工光源干擾最少的地方。

 

——南極是天空視角最大的地點(diǎn)，比地面其他地方都適合天文觀測(cè)，可以極大地提高觀測(cè)效率。

 

然而，完美的冰穹A也有著與之并存的殘酷。

 

李正陽(yáng)曾兩次造訪南極。他告訴半月談?dòng)浾?，整個(gè)南極大陸永久性覆蓋著平均厚度達(dá)2000多米的冰蓋，到處是冰，無(wú)路可走，最低氣溫到過(guò)零下80多攝氏度。尤其是從中山站到昆侖站途中，走一個(gè)星期，天地連成一片，沒(méi)有任何參照物，只能依靠GPS導(dǎo)航、冰雷達(dá)掃描艱難行進(jìn)。

 

盡管自然條件如此惡劣，世界各國(guó)南極科考的溫度卻在持續(xù)上升。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)“南極天體物理學(xué)和地球空間科學(xué)”項(xiàng)目的主管弗拉基米爾說(shuō)：“南極是一塊只專注于科學(xué)的大陸。在那里工作非常艱苦，環(huán)境條件存在著許多限制，但同時(shí)也使一些特殊的科學(xué)研究成為可能。”

 

為人類認(rèn)識(shí)宇宙

 

打開(kāi)絕無(wú)僅有的“機(jī)會(huì)窗口”

 

在過(guò)去數(shù)十年里，南極的天文觀測(cè)站已經(jīng)為天體物理學(xué)的前沿研究作出了很大貢獻(xiàn)。

 

1998年底，美國(guó)毫米波段氣球觀天計(jì)劃(Boomerang)利用漂浮在南極洲上方的氣球作為載體，搭載望遠(yuǎn)鏡拍攝到當(dāng)時(shí)最為清晰的初期宇宙照片，發(fā)現(xiàn)宇宙是平坦的。

 

更具代表性的例子是，利用美國(guó)南極長(zhǎng)周期氣球項(xiàng)目(ATIC)，經(jīng)過(guò)10年觀測(cè)研究，中科院紫金山天文臺(tái)研究員常進(jìn)與美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)等國(guó)科學(xué)家在高能電子觀測(cè)方面取得的重大研究成果——《宇宙電子在3000億-8000億電子伏特能量區(qū)間發(fā)現(xiàn)“超”》。如果這一成果被進(jìn)一步證實(shí)，這可能會(huì)是人類第一次發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子湮滅的證據(jù)，將是現(xiàn)代物理學(xué)的重大突破。為了進(jìn)一步追尋暗物質(zhì)的蹤跡，常進(jìn)的科研團(tuán)隊(duì)提出了研制“暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星”計(jì)劃，得到科技部和中科院的支持。去年，名為“悟空”的暗物質(zhì)探測(cè)衛(wèi)星已經(jīng)升空。

 

顯然，南極給人類的驚喜不會(huì)就此止步。中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)楊戟言語(yǔ)之中抑制不住對(duì)南極的向往：“除了太空，地面上沒(méi)有第二處地方可以像南極這樣實(shí)現(xiàn)對(duì)太赫茲波段的觀測(cè)了。如果說(shuō)射電波段是為地面天文觀測(cè)撕開(kāi)了一條縫隙的話，太赫茲波段觀測(cè)則打開(kāi)了一扇更為寬廣的‘窗口’!”

 

與之相似，K波段也是南極天文觀測(cè)的一雙新眼睛。“等我國(guó)的KDUST巡天望遠(yuǎn)鏡建成后，其對(duì)紅外光的觀測(cè)將彌補(bǔ)哈勃望遠(yuǎn)鏡的不足，彌補(bǔ)全球望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)空白。而我國(guó)的AST3望遠(yuǎn)鏡第三臺(tái)準(zhǔn)備做K波段，通過(guò)觀測(cè)宇宙遙遠(yuǎn)天體的紅移，有助于暗能量的研究。”中國(guó)南極天文中心主任王力帆說(shuō)。

 

仰望星空，擁抱一個(gè)更遼闊的空間

 

現(xiàn)代天文學(xué)最重大的課題——“兩暗一黑三起源”，是追求探索其中隱藏著的有關(guān)宇宙起源和生命起源的終極答案。

 

近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)天文學(xué)越來(lái)越重視，不惜耗資數(shù)億美元乃至數(shù)十億美元建造各類大型天文觀測(cè)設(shè)備。多國(guó)科學(xué)家已在規(guī)劃和建設(shè)地基巨型光學(xué)-紅外望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目。

 

“毫無(wú)疑問(wèn)，宇宙和生命的起源與演化是全人類共同關(guān)心的重大問(wèn)題，同時(shí)是高技術(shù)的創(chuàng)新源頭之一，將對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)乃至人類文明進(jìn)步帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。”崔向群說(shuō)。

 

然而，當(dāng)下的我們，總還會(huì)有一個(gè)追問(wèn)：這些終極命題究竟會(huì)對(duì)普通人的生活產(chǎn)生什么影響？

 

科學(xué)家們認(rèn)為，一個(gè)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，總會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)無(wú)法預(yù)估的發(fā)展。百年前電磁波剛被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，也沒(méi)有人知道會(huì)給人類帶來(lái)什么，但是現(xiàn)在不管是電視機(jī)還是移動(dòng)電話，都與電磁現(xiàn)象有關(guān)。“現(xiàn)在的我們大概不會(huì)比一百年前人們剛發(fā)現(xiàn)電磁波時(shí)候的想象力好太多，引力波到底能多大程度上改變?nèi)祟惖纳?，或許要下一代甚至下下一代人去體會(huì)。”中科院高能所研究員張新民說(shuō)。

 

仰望星空，人類可能超越個(gè)人、國(guó)家、民族，去擁抱一個(gè)更遼闊的空間。

 

世界大國(guó)角逐南極天文場(chǎng)

 

半月談?dòng)浾?蔣芳 楊紹功

 

從科學(xué)角度來(lái)看，南極內(nèi)陸有四個(gè)最有價(jià)值的點(diǎn)，即極點(diǎn)、冰點(diǎn)(氣溫最低點(diǎn))、磁點(diǎn)和高點(diǎn)，是大國(guó)必爭(zhēng)之地。

 

作為全球天文學(xué)研究的一個(gè)重要陣地，南極天文學(xué)最早是從發(fā)現(xiàn)隕石起步的，它開(kāi)始于1912年，已經(jīng)有了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程。

 

在過(guò)去的幾十年，尤其是近10年以來(lái)，一些國(guó)家在南極相繼建立天文觀測(cè)站，開(kāi)展從光學(xué)觀測(cè)、射電觀測(cè)、宇宙微波背景輻射觀測(cè)到中微子觀測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域的研究。南極天文學(xué)已經(jīng)成了天文學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)耀眼的分支。

 

目前，美國(guó)在極點(diǎn)建立了阿蒙森-斯科特站，俄羅斯人的東方站位于冰點(diǎn)，法國(guó)在“南極磁點(diǎn)”建立了迪蒙·迪維爾站。此外，冰穹C是法國(guó)、意大利聯(lián)合建設(shè)的協(xié)和站，日本在冰原上第二高的冰穹F建立了富士站。我國(guó)則在冰蓋高點(diǎn)冰穹A建立了昆侖站，依托昆侖站的現(xiàn)有基礎(chǔ)建設(shè)，極端環(huán)境下的天文、物理、冰川實(shí)驗(yàn)都可以開(kāi)展。

 

實(shí)際上，一方面，受內(nèi)陸站的越冬能力所限，另一方面，受各方面補(bǔ)給能力所限，大國(guó)雖然已經(jīng)搶占了四個(gè)重要的“點(diǎn)”，但天文科研開(kāi)展的程度不一。

 

美國(guó)在1998年底實(shí)施的南極毫米波段氣球觀天計(jì)劃，獲得了清晰的初期宇宙照片，得出了宇宙是平直的觀測(cè)結(jié)果。協(xié)和站和阿蒙森-斯科特站目前進(jìn)行星系演化、暗能量等方面的觀測(cè)與研究。

 

中國(guó)的昆侖站在不斷趕超中。2011年，中國(guó)第28次南極科考隊(duì)中的天文科考隊(duì)員在冰穹A成功安裝了南極巡天望遠(yuǎn)鏡AST3-1。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡是中國(guó)自主研發(fā)的首臺(tái)全自動(dòng)無(wú)人值守望遠(yuǎn)鏡，也是目前南極內(nèi)陸最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。

 

位于南極內(nèi)陸冰穹C的法國(guó)、意大利的協(xié)和站，冰穹F的日本富士站等，近年來(lái)在天文觀測(cè)和科研方面則進(jìn)展緩慢，甚至陷于停滯。

 

科普鏈接：

 

●極點(diǎn)(地理極點(diǎn))：

 

阿蒙森-斯科特站——美國(guó)

 

唯一位于南極點(diǎn)上的科學(xué)考察站是美國(guó)的阿蒙森-斯科特站，以最早到達(dá)南極點(diǎn)的兩位著名探險(xiǎn)家阿蒙森、斯科特的姓氏命名，花了12個(gè)夏天才建成?？梢匀菁{150名科學(xué)家和后勤人員，所有建筑材料都用LC-130大力神飛機(jī)運(yùn)送。

 

●冰點(diǎn)：東方站——俄羅斯

 

建立在世界寒極的科學(xué)考察站是俄羅斯東方站，它是最靠近南極點(diǎn)的一個(gè)考察站，建于1957年。1983年7月21日實(shí)測(cè)最低溫度為零下89.2攝氏度，被稱為南極的“寒極”。

 

●磁點(diǎn)(地磁極點(diǎn))：

 

迪蒙·迪維爾站——法國(guó)

 

地球磁軸與地球表面相交的兩點(diǎn)，即地磁南極和地磁北極，南極磁點(diǎn)即為地磁的南極。1954年8月，法國(guó)在南極磁點(diǎn)設(shè)立“迪蒙·迪維爾”常年科學(xué)考察站。

 

●高點(diǎn)：中國(guó)南極昆侖站——中國(guó)

 

中國(guó)南極昆侖站于2009年1月27日建成，位于南極內(nèi)陸冰蓋的最高點(diǎn)冰穹A地區(qū)。昆侖站的主體建筑內(nèi)部由11個(gè)工程艙拼成，科考站分為內(nèi)部功能倉(cāng)與外部保溫層兩部分。中國(guó)南極昆侖站站區(qū)計(jì)劃總建筑面積558.56平方米?？疾煺窘ǔ珊螅覈?guó)將有計(jì)劃地在南極內(nèi)陸開(kāi)展冰川學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、大氣科學(xué)、空間物理學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究，實(shí)施冰川深冰芯科學(xué)鉆探計(jì)劃、冰下山脈鉆探、天文和地磁觀測(cè)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)接收、人體醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療保障研究等科學(xué)考察和研究。(專題策劃：新華社江蘇分社 編輯：許中科)