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文 ｜ 《中國科學報》 記者 甘曉 實習生 李賀
人類瞳孔直徑僅幾毫米，卻從未停止注視浩瀚的宇宙。 天文學上，光學觀測臺址是極其寶貴的戰略性稀缺資源。自2017年起，中國科學院國家天文臺（以下簡稱國家天文臺）研究員鄧李才和高級工程師楊帆，來到青海省海西州西部無人區開始臺址探尋工作。歷經3年艱辛探尋，最終在冷湖從未有人到達的“處女山”賽什騰山區找到一個世界級天文臺址。 他們將基于采集數據形成的科學論文投給《自然》，收獲了以“Congratulations（祝賀）”開頭或結尾的兩份獨立審稿意見。 用鄧李才的話說：“在賽什騰山上邁過的每一步，都是人類的第一次到達。”正是他們3年累積起來的“一小步”，使我國先進光學天文望遠鏡的建設邁出了“一大步”。如今，已經有近30臺先進天文望遠鏡選擇在賽什騰山落戶。 2024年初，他們所在的國家天文臺冷湖基地團隊獲得“2023年中國科學院年度團隊”稱號。
俯瞰冷湖基地。受訪者供圖
臺址中的“六邊形戰士”
一個優秀的光學望遠鏡觀測臺址對自然條件要求極其苛刻，得是具有全能實力的“六邊形戰士”——視寧度好、氣候干燥、視野開闊、晴朗天氣多、光污染小……這些條件必須是“且”的關系，任何一項有所欠缺都會影響望遠鏡觀測能力。 2000年前后，國家天文臺就部署了前瞻性研究，一批科學家前往青藏高原選址。位于青海省海西州茫崖市的冷湖曾與其他幾個候選臺址一起進入研究者的視野。 這里大氣稀薄、日照豐沛、干燥少雨、夜空晴朗，全年70%左右都是晴天，具有非常優越的氣象條件。“‘視寧度’是一個用來描述大氣穩定程度的指標，冷湖區域的自然視寧度有一半小于0.75角秒！這表示光線在經過此地大氣時，受到空氣流動影響而發生的彎折和抖動幅度極小。”鄧李才介紹，同時，這里水汽含量低，讓冷湖擁有目前所有中緯度地區國際一流臺址中最為優越的紅外觀測條件。 此外，冷湖人煙稀少，意味著人造光源少、光污染小，為其入圍候選臺址再下一城。冷湖鎮所在的茫崖市地處柴達木盆地腹地，被無人區包圍，距其最近的城市也有約400公里的路程。 盡管冷湖已經具備了成為“六邊形戰士”的絕對實力，卻在此前的選址中落敗。落選的重要原因之一是柴達木盆地特有的沙塵暴天氣，因為人們普遍認為風沙會影響設備運行和觀測活動。 2017年底，鄧李才再次來到冷湖，對沙塵天氣的影響有了新的認識。“大氣中的風沙在縱向上的分布可能會呈現指數衰減，所以只要到足夠高的地方，風沙問題就會迎刃而解。”他表示。 賽什騰山是冷湖境內唯一一座“足夠高”的山，在當地政府幫助下，鄧李才來到山頂。他發現，在沙塵肆虐的天氣里，僅爬升1500米，就能看到通透的藍天。粉塵儀檢測結果顯示，賽什騰山頂的空氣質量指數長期維持在0或1的極優值內。 他們按捺不住內心的興奮，立刻開始下一步的工作。來不及搭建觀測用的高塔，楊帆只身一人上山，連帳篷都沒帶，用望遠鏡對當天的視寧度做了測量。“鄧老師，是0.8個角秒！”第二天，楊帆把觀測結果告訴了鄧李才，兩個人高興極了，這是一個足以讓所有天文學家感到振奮的數字。 自2018年1月16日開始，他們對賽什騰山晴夜數量、晴夜背景亮度和氣象進行連續監測，并在海西州政府支持下通過直升機吊運建材，在山上初步建成基礎設施。 在全體成員的努力下，經過3年連續采集，他們終于實現所有參數95%的連續覆蓋率，獲得了對賽什騰山光學觀測條件的結論性數據。 2021年8月18日，他們在《自然》發表論文，公布了基于這些數據形成的科學結論。“兩位獨立審稿人在審稿意見中，都祝賀我們找到國際一流的臺址。”鄧李才很高興。 論文顯示，通過數據對比，從天文觀測臺址的專業質量要求來看，冷湖達到了國際一流水準。 最近，他們探索的步伐依然沒有停止。2022至2023年間，觀測臺監測數據顯示，冷湖地區的氣候氣象條件出現了波動，例如晴夜數量從此前的70%下降到了50%。“這是其他頂級臺址曾出現過的情況，我們正在從全球大氣活動的視角尋找答案。”鄧李才表示。
鄧李才（左二）、楊帆（右一）在賽什騰山工作時的留影。
邁出人類的“第一步”
賽什騰山是一座“處女山”，在鄧李才他們去之前，還從來沒有人上去過。 2018年5月，鄧李才乘坐直升機，第一次到達賽什騰山的山頂。下飛機前，他在仍有殘雪的山頭踩下了一個腳印。“這是人類在賽什騰山上邁出的第一步。”他說。 然而，大批量設備和負責維護運行的工作人員如何抵達成了難題。最開始修路進度緩慢，只能通過直升機運輸。“考慮到直升機的運輸成本，我們后來就自己爬，有時候會背一些設備上去。”鄧李才說。 鄧李才是個小個子四川人，但身上有種探險家的活力，熱愛騎車、攝影。接受《中國科學報》采訪時，他身穿藍色運動抓絨上衣，腳踩運動鞋，一副隨時準備去野外的樣子。“這些年我們時時處于背上包就能走的狀態。”他說。 去冷湖爬山上班成了他們科研工作的“日常”，只是通勤時間有點長。從北京出發，需要先飛到西寧，轉機去德令哈或者花土溝，再驅車三四個小時才能到達臺址。“有時候早上從北京出發，晚上到冷湖，夜里上山干活，等到第二天又回北京了。”楊帆表示。 不像鄧李才那么“身輕如燕”，200斤的楊帆上山、下山有點困難。鄧李才開玩笑地用“飛沙走石”來描述楊帆下山時的畫面，“眼看著腳底下帶著一團沙石就下來了”。 那是2018年秋天，楊帆第一次來到賽什騰山。他和一名當地工作人員一起上山，承擔調試設備的任務。當時在衛星地圖上，這座山只有地理坐標，沒有登山軌跡，路線全靠口述。 “進山之后，我們發現所有的岔口都一樣，中間走錯了一個岔口，直到天黑也沒找到正確的路。”楊帆回憶，入夜后，伸手不見五指，氣溫驟降到零度以下。他們沒帶睡袋、沒穿羽絨服，只穿著普通沖鋒衣，依靠打火機點燃枯樹枝取暖，才平安度過一夜。 “這山，我再也不爬了！”這是楊帆下山后萌生的第一個想法。但在那之后，他又陸陸續續爬了三四十回。 “選址選到好地方的概率其實很小，全程參與這件事讓我十分驕傲。”楊帆說，搞科研，失敗是很正常的，成功是小概率事件。地方政府與科學家的“雙向奔赴”
在鄧李才看來，冷湖的選址成功正是一場當地政府與科學家之間的“雙向奔赴”。“選址工作從頭到尾都離不開當地政府的大力支持。”他強調。 2017年，正在青藏高原從事科研工作的鄧李才遇到一個麻煩，有兩臺光學望遠鏡剛“住下”沒幾年，觀測就陷入了困境。原因是它們所在的城市發展太快，城市燈光對光學望遠鏡的運行造成了影響。 “一定要在遠離城市的地方找到一流的光學天文臺址。”鄧李才暗下決心，邁開了尋址的步伐。 20世紀50年代，地質隊在冷湖發現了石油，讓這里迅速成為欣欣向榮的石油小鎮。不過，隨著石油資源逐漸枯竭，熱鬧的冷湖回歸冷清。 來到冷湖時，鄧李才結識了時任海西州冷湖行政委員會副主任田才讓。田才讓告訴他，冷湖的星空非常漂亮，這里或許適合建設天文觀測基地。同時，由于經濟社會面貌的變化，當地政府正在醞釀茫崖、冷湖聯合建市的構想。 屆時，冷湖將調整建制為冷湖鎮，建設天文觀測基地也許能夠為當地發展提供一個新的機會。 但鄧李才有他的擔憂：冷湖現在的確很冷清，等到天文臺建立起來，冷湖的名氣大了，看星星的人必將紛至沓來。周邊地區熱鬧起來，就會對天文觀測產生致命影響。 對此，冷湖展現出了誠意，田才讓很快就帶來一份紅頭文件。文件提出，海西州政府要將全域1.78萬平方公里納入暗夜星空保護區。這讓鄧李才心中的大石頭落了地。 2023年1月1日，《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文觀測環境保護條例》正式實施，圈立了半徑50公里的暗夜保護核心區，并在此基礎上增設了半徑50公里的暗夜保護緩沖區，嚴格規定了區域內的光源種類和亮度，并對所有戶外固定夜間照明設施的照射方向等進行了劃分管理。 這樣，冷湖擁有了全球天文臺中最暗的光環境，成為了地表上的“小黑屋”。 等到工作真正推進起來，更離不開地方政府的幫助。冷湖地處無人區，基礎設施建設的空白給初期工作帶來了困難。為了解決設備和人員運送問題，海西州政府協調了一架直升機，幫助科學家在臺址建設初期運輸物資。 2019年7月，一條耗時一年半的簡易砂石公路正式竣工。這條路從山腳通到了賽什騰山上。如今，海西州政府正在修建一條盤山路，一條8米寬的“康莊大道”即將建成。 沿著登山路徑，已經有近30臺天文望遠鏡在建設中，包括中國科學院紫金山天文臺的近地天體監測陣、國家天文臺1米口徑的太陽望遠鏡和1米口徑的恒星觀測望遠鏡、中國科學技術大學2.5米口徑的望遠鏡、中國科學院地質與地球物理研究所0.8米口徑的望遠鏡和1.8米口徑的行星專用望遠鏡等。更大口徑的望遠鏡建設已經在籌劃中。 未來已來，冷湖不冷。冷湖臺址的建立將為我國天文學發展帶來新的破題點，填補東半球光學觀測臺的空白區，推動人類天文學向外太空邁出更多的“一大步”。
鄧李才（左一）與工作人員在爬山時的留影。
《中國科學報》 (2024-01-31 第1版 要聞)