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从成都到海拔4200米探访北半球最强巡天望远镜:看中国天文与浩瀚宇宙的时空对话
作者:admin    发布于:2023-09-30 20:49   

 

  9月17日,来自中国科学院、中国科学技术大学、深空探测实验室等科研院所近百名专家和学者,穿越七百余里的戈壁和沙漠,登上冷湖赛什腾山海拔4200米处。几名天文学家已白发苍苍,也坚持带着氧气瓶,赶到这个小草都难以存活的地方。

  5年前,这里荒无人烟;5年来,43台天文望远镜在这里如火如荼地建设和研制,“墨子”是其中第一台正式投入观测的大型天文望远镜。墨子巡天望远镜由中国科学技术大学和中国科学院紫金山天文台联合研制,是北半球光学时域巡天能力最强的设备。

  首光仪式上,中国科学院副院长、国家天文台台长常进院士与中国科学技术大学校长包信和院士共同揭开红布,映入人们眼帘的,是墨子巡天望远镜试观测阶段拍摄的一张仙女座星系照片——两个小时后,这张照片传遍互联网。

  公元前5世纪,墨子就曾做过小孔成像实验,发现了光直线传播的规律。他在光学、几何学、物理学等方面的突出成就,让他被当代中国科学家奉为“祖师爷”。墨子巡天望远镜的名字,便是穿越千年的致敬。

  一架天文望远镜往往要花费几年甚至数十年的时间进行调试,不断优化性能。一如两千年前墨子所言:甘瓜苦蒂,天下物无全美。

  9月18日下午5点半,记者来到冷湖镇一家酒店门口,与几名青年天文工作者会合。17日首光仪式当晚天气状况不佳,他们没有进行观测,而这天天气晴朗,经过两个月试观测的“墨子”将正式开工。

  一行8人分乘一辆皮卡车和一辆SUV,赶往赛什腾山上的冷湖天文观测基地。从镇上到观测基地,约84公里。

  墨子巡天望远镜位于海拔4200米处,被一座通体白色的圆拱形建筑包裹。操控室深入地下约5米,室内的长桌上摆有几台电脑,控制着楼上圆顶里望远镜的运行。晚7点,参加当晚观测工作的10名天文工作者各就各位,操控室里10余块屏幕实时显示着望远镜拍摄的画面和各项变化的数据,繁忙的调试工作随即开始:机架俯仰编码器可靠性测试、主焦端六维调整机构低俯仰角重复定位精度测试、TCS(望远镜本体控制系统)更新……

  工程师颜昆摸黑走进楼上的圆顶,这里放置着三层楼高的“墨子”。他一边检查和调试,时而拿起对讲机和楼下执行当晚科学观测任务的蒋凝博士等人沟通。时间来到晚9点,对讲机传来蒋凝和学生林哲宇说话的声音:

  此刻,夜幕低垂,群星洒向无垠天幕,银河如一条流动的丝带,在赛什腾山上空演绎着永恒的舞蹈。

  “墨子”正式开工后的第一夜,是不断出现故障,又不断尝试解决的一夜。每当故障出现,操控室里大伙一边更改程序指令,一边激烈讨论。而每当指令运行稳定或故障解决,又会响起几句“太牛了!”在现场参与调试工作的墨子巡天望远镜本体副总设计师张程女士告诉记者,一架天文望远镜往往要花费几年甚至数十年的时间进行调试,不断优化性能。一如两千年前墨子所言:甘瓜苦蒂,天下物无全美。

  紧张的调试工作,一直进行到19日凌晨3点多,观测室才渐渐安静下来。忙碌之余,林哲宇打开手机刷了刷足球新闻,蒋凝和几名工程师闭目养神。另一名工程师李生学睁着惺忪的双眼,为监视天气状况的相机录制的星空画面渲染上延时特效:镜像里,满天繁星随着地球的自转,勾勒出一幅梵高风格的“油画”。

  山上没有水和食物,他们要带着大批水和方便食品上山。而更困难的是,山上至今缺少完善的厕所,只有一个架在悬崖上的旱厕。

  2020年,李生学大学毕业后回到青海,去了德令哈市郊区的中国科学院紫金山天文台青海观测站。三年前,他的首选是去厦门,那是大城市,有山有水。而青海的工作选择相对较少,在他看来,他自己的专业和天文科学不对口,“我的专业能给望远镜提供技术支撑,和科学研究是不沾边的。”

  在德令哈,李生学为一台13.7米射电望远镜做运行维护,那个望远镜像是人类的“耳朵”,“聆听”来自遥远天体的信号,他每天和电子元器件、设备和数据打交道,再把获取的数据转交给科学组的同事处理。

  这几年,国内诸多光学望远镜逐步向观测条件更优异的冷湖转移。今年7月28日,李生学也转移了过来,彼时,墨子巡天望远镜的本体正从成都拉往赛什腾山上,他和另外5名同事组成的运维团队,将成为墨子巡天望远镜的“保护者”和“操控者”。

  运维团队几乎都是青海本地人,长期生活在高寒地带,但来到冷湖,依然会有高原反应。颜昆说,每次上山的时候,他都会出现一阵耳鸣,这种生理反应一直持续到现在。山上没有水和食物,他们要带着大批水和方便食品上山,海拔4000多米的地方,开水的沸点只有80多度,一碗方便面差不多要十分钟才能泡软。而更困难的是,山上至今缺少完善的厕所,只有一个架在悬崖上的旱厕。

  对于张程来说,上厕所更是一个无解的难题。旱厕距离操控室有近100米的山路,途中要经过两个步梯,夜路上寒风刺骨。作为山上少有的女性,张程通常选择憋着。“上山之前我会上一次厕所,清理干净,上来之后就不吃不喝。”说到这个事情,特别爱笑的张程笑得有些尴尬:“也只有这样了。”

  今天,我国天文事业蓬勃发展,我国天文工作者有了更多的机会走进天文台,用上“Made in China”的设备。

  何为“巡天”?在冷湖镇的科研工作者食堂里,国家天文台研究员周旭指着天花板上的一盏灯向记者解释:“比如说这盏灯是一颗星星,有的天文望远镜只对着一颗星星看。”接着他又指向另外几盏灯:“但巡天望远镜都可以看,一会儿看这颗,一会儿又看那颗,到处巡视。”

  墨子巡天望远镜包括望远镜本体、主焦相机、望远镜圆顶台址和数据存储分析四大分系统。2019年7月,其本体的研制任务,落在中国科学院光电技术研究所的身上,张程担任该项目的副总设计师。张程说,大型天文望远镜并不神秘,其基本构造和商店卖的小型望远镜是完全一样的,只是被造得更大、更精密了:“口径越大,聚光能力就越强,就越能看清更暗更小的目标。”

  墨子巡天望远镜本体的设计工作,花了近两年,之后再历经约一年的时间完成所有零部件的加工。2022年10月,中国科学院光电技术研究所在成都双流的一个大型车间内,正式开始所有零部件的整体组装和集成。

  张程和其团队目前的任务,是要验证“墨子”是否满足观测需求,根据需求不断地调试,让墨子巡天望远镜“最强”的称号更加名副其实。

  曾经,我国天文工作者做研究时,几乎只能采用国外的观测数据,一些天文工作者甚至连天文台都没有机会去。而今天,我国天文事业蓬勃发展,他们有了更多的机会走进天文台,用上“Made in China”的设备。但前路依旧漫长,张程说,目前国际上已经建成的光学望远镜最大口径为10米的keck望远镜,而我国光学望远镜口径最大的为4米。不过张程也表示:“我们不气馁,我们在努力缩短差距。”

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