青海冷湖被选定为世界级天文观测台址

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日期:2021-08-27 15:03:55    来源:科技日报    

青海冷湖,一个因石油能源枯竭而接近荒废的小城,最近其因被选定为世界级天文观测台址,得到了前所未有的关注。

8月18日,《自然》杂志发布了我国科研人员一项关于天文观测台选址的重大科学进展。中国科学院国家天文台研究团队于2018年1月在青海冷湖地区开启天文观测台选址工作,他们克服了高海拔、高寒、缺氧等困难,成功建成关键台址参数测量平台。经过连续3年的监测,相关研究人员欣喜地发现,冷湖台址的综合条件优于位于青藏高原的其他选址点,完全可以与国际公认的最佳天文台址比肩。

冷湖国际一流台址的发现,打破了长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈,为我国光学天文发展创造了重大机遇。

中国科学院国家天文台助理研究员杨帆,便是这支选址团队的核心成员之一。他和团队其他成员3年与戈壁荒山为伴,只为在冷湖观测最暗的星。8月26日,杨帆接受科技日报记者专访,讲述台址的搭建历程。

“院二代”走上选址之路

青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇,曾是我国重要的石油重镇,随着资源日渐枯竭,昔日的采油小城逐渐退去光彩。不过,此地海拔高、云量低、日照充沛、降水少、交通便利又远离城镇的光污染,布局天文大科学装置的优势十分明显。

中国科学院国家天文台首席研究员、博士生导师邓李才将目光投向了冷湖。2017年末,他踏上了冷湖“踩点”考察路。只是冷湖究竟是不是一个光学天文台的理想“居所”,当时谁的心里都没有底。

“你要不要跟我去冷湖选址?”一天,邓李才向杨帆发出邀请。这一问,打破了杨帆循规蹈矩的科研生活。

“80后”杨帆是一名“院二代”,其父母均为中国科学院科研人员,从小耳濡目染,让杨帆自幼便对科学研究产生了浓厚兴趣。博士毕业后,杨帆来到中国科学院国家天文台从事天文研究工作。

“去吧,尽己所能,无论成功失败!”一番思想斗争后,杨帆惜别原团队——国家天文台红外天体物理团组,加入邓李才负责的恒星与恒星系统团组。

“在之前的团队,我已经有了较为确定的科研方向并有了一些相关工作,转换赛道其实有一定风险。如果选址就像拆盲盒,谁也不知道里面是什么,但在有生之年能参与天文台选址工作,对我的吸引力太大了。” 杨帆回忆道。

2018年3月,跟随邓李才的脚步,杨帆初次来到冷湖。

从北京乘坐飞机,直飞德令哈,落地后乘车4小时抵达冷湖镇,再前往选址所在区域。望着眼前茫茫戈壁滩、高耸的石山,杨帆第一次感受到“世界屋脊”——青藏高原的魅力。

冷湖地区日照充足、降雨很少、晴夜数有保障,确实优势明显,但在总面积1.8万平方公里的区域里,台址究竟该建在何处,这成了摆在他们面前的第一道难题。

此后一个月,为找到最佳观测点位,寻址团队科研人员踏遍了冷湖戈壁荒滩,一座比戈壁滩平均海拔高出1000至1500米的“石头山”——赛什腾山走进团队的视野。

“赛什腾山海拔4200米,海拔越高大气层越薄,大气对星象的干扰越少,沙尘相对比山下戈壁少。我们又调取了赛什腾山区过去几十年的卫星云量数据,发现赛什腾山作为天文台址确实很不错。”杨帆回忆。

靠手提肩扛把设备背上山

锁定赛什腾山后,下一步团队要做的,就是验证他们的判断。“我们计划在赛什腾山搭建观测设备,并对各项天文数据做分析。”杨帆说。

可赛什腾山的研究条件,让团队上下再次犯了难。这里不通车、无水无电无网络,天文设备如何搭建?施工人员如何作业?运维设备如何供电?

“天文望远镜以及各种大型设备,由直升机‘出马’运输,小型设备就靠手提肩扛。赛什腾山登山需三个小时、下山需两个半小时,我们上山前需带齐一切有可能用到的设备,否则就是这一天就是白来一趟。”杨帆说,“我这辈子的山,都在这里爬完了。”

上山不易,高原反应令人反应迟缓,加之在寒冷气候下,背负重达十余斤的逆变器、各类仪器替换设备。每一次爬赛什腾山,都是对科研人员体力、脑力的多重考验。

仪器取得观测数据后,还会将数据传回北京,进行更细致的分析。监测设备需要维修、维护,于是他开启了冷湖、北京两点一线的生活。

为了赶进度,自2018年起,团队成员常在半天之内从北京抵达冷湖再登上赛什腾山。赛什腾山顶的含氧量仅为北京的60%,短期内海拔的巨大差异,让几乎所有人都出现了耳鸣、心跳加速、头疼等高原反应。

好在为了方便科研,当地人员在赛什腾山为团队成员建了一个小木屋。“自此我们和仪器总算有了遮风避雨的地方。”杨帆说。

“仅有的太阳能和电池要供给各类仪器设备,小木屋内唯一的取暖设备就是羽绒服、睡袋和一层层棉被。”杨帆说,自己和同事常常是用穿着羽绒服再用被子裹着全身、露出脸,守着仪器过夜。

冬日夜长,是观测天象的最佳季节,但冬天的赛什腾山,山顶温度低至零下20多摄氏度。“由于低温,带上山的自热食品会因为加热用的水袋结冰而无法使用,这让长期生活在冬天有暖气的北京人是无法想象的。”杨帆回忆道。

2018年10月,台址正在做基建。为调试设备、监测夜间视宁度,杨帆在赛什腾山住了整整一周,他和山上基建的工人同吃同住。他还遇到过狐狸乞食,听到过小木屋外狼的嚎叫声……杨帆笑着回忆。

冬天对天文工作者来说,是最好的季节,有14个小时或更长时间实现监测,但极寒的气温不断向人类发出挑战。

由于调试光学设备不能戴手套,在户外作业十几分钟手脚已被冻得完全失去知觉。上下山的过程也变得更为艰辛,“冬天上山途中积雪最深的地方,一脚踩下去,整条腿都被没在雪沟里,我只能用手把腿使劲拔出来。”杨帆说。

误打误撞走进天文研究领域

论文在《自然》杂志发表后,杨帆显得很平静。“科研失败是常事,成功只是小概率事件。冷湖如此优越的台址有幸被我们发现,这是整个团队坚持不懈外加幸运的结果。”他说。

这种淡然部分来自于他的家庭。作为中科院子弟,杨帆自小随母亲在科学院大院玩耍,他也更早地明白了科研的不确定性,“有成果出炉的高光,也有数十年无果的低谷”。

少年时,他便给自己作出了清晰的“规划”——考大学、读研、读博、做研究。高考后,杨帆报考了北京师范大学生物系和数学系,在这之前,“天文”对杨帆而言,还是个陌生的领域。一个机缘巧合,让他与天文结下不解之缘。

由于热门系“满员”,杨帆就服从调剂来到北京师范大学天文系。当时,杨帆并不知该校还天文系,还是当时全国仅有的两个天文系之一。“在中国科学院数学所工作的母亲曾认真问我,是否考虑换专业学数学,将来毕业选择可能更多。不过,经过一年的基础课学习后,我对天文学专业产生了浓厚兴趣。因此,我坚定告诉母亲,我喜欢天文。这个决定,让我走到了现在。”杨帆说。

博士毕业后,杨帆顺利入职中国科学院国家天文台,先后从事了LAMOST(郭守敬望远镜)光谱巡天先导巡天输入星表设计制定工作、正式巡天的银河系巡天部分制定输入星表以及利用巡天数据研究银河系结构相关工作,还参与了一些低面亮度星云的搜寻及性质研究工作。

科研之外,作为一名80后青年科研人员,杨帆十分关注科研工作和生活的平衡。杨帆爱好十分广泛,喜欢带家人自驾游、运动健身,在他看来,学会享受生活,才能更好地投入科研工作。(记者 张蕴)

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