稻城:中国光学天文新中心?

出品:科普中国

建造:中国科学院国度天文台 刘博洋

监制:中国科学院计较机收集信息中间

环绕中国下一代年夜型光学千里镜的争议纷纷扬扬,曾经困扰中国天文学界数年之久。方才,这场“战争”以平易近本家儿的体例做了一个告终。

在本年8月就曾经引爆天文人伴侣圈的一次“战争”,是打算口径12米的“年夜型光学-红外千里镜”(LOT)的光学设计方案之争。那时中国天文学家依其不雅点割裂当作两派:一派本家儿张采用加倍“独创”、有良多优良特征但被攻讦者认为风险难以承受、有一些固出缺陷的“四镜”方案;另一派本家儿张采用更为当作熟、经典、在国际上广为接管的“三镜”方案。(详见本专栏此前报道《中国的12米年夜口径年夜千里镜之争,争的是什么?》,手艺会商请见“年夜型光学-红外千里镜科学配合之声”网站)

争议白热化时代,一些青年天文人发出的一封公开信(局部截图)

两边一阵罕有的公开的口诛笔伐、隔空论战之后,又同时消声匿迹,让争议从头转入幕后。此后偶有小道动静传出,但争议解决的具体进展并不开阔爽朗。

时候接近年关,有人预言的“天文圈内讧恐将导致项目流产”眼看就要发生。

直到12月20日,多个信源同时陈述,中国天文学家以一场高规格的投票表决做出了断。据悉此次表决由中科院本家儿管部分建议实施,由国度天文台出头具名组织。介入表决的专家共有约50人,经正研究员以上级此外中国天文学家推举发生,囊括年夜部门中国天文学会理事及一些青年学术新星。

表决过程难窥其详,成果直截了当:四镜方案以26:21胜出。

若是投票结论有用,中国天文学界可说是当作功解除一枚地雷。

现实上,同时解除的还有另一枚潜在粉碎力更为庞大的炸弹:这架年夜千里镜的选址难题。

我国今朝最年夜的光学天文基地是位于河海说神聊承德兴隆县燕山之巅的国度天文台兴隆不雅测基地,它的选址始于上宿世纪60年月;鼎新开放后十年,这里当作为我国前任最年夜光学千里镜2.16米千里镜的安身之处;十年前,这里又落当作了宿世界上光谱获取效率最高的郭守敬千里镜(LAMOST)。然而,兴隆基地处在海说神聊京、天津、承德、兴隆县城、四周矿区甚至山脚下一个小小村子光污染的包夹中,近年来跟着城市年夜举成长和雾霾的泛滥,不雅测情况已经日益恶化。LAMOST 千里镜的表示低于预期,台址状况的恶化占了很年夜一部门身分。

兴隆站周边光污染舒展形势严重。截图来自lightpollutionmap.info网站

中国西部拥有广袤的高原,中国天文学家长久以来等候能在青藏高原的绵绵群峰中,找到那么一座可以比肩夏威夷莫纳克亚、智利阿塔卡马的宿世界级天文台址。从2003年起头,国度天文台起头西部天文选址项目。在2010年前,选址组在物玛、卡拉苏等站点安插了景象形象、视宁度等监测设备(视宁度是天文学顶用以权衡年夜气不变水平的指标)。此中阿里地域东部的物玛站曾一度以其优胜的景象形象前提备受青睐,只是这里“方圆几百里内没有火食”,无法供给天文台运作必需的后勤补给能力。

跟着2010年西藏阿里狮泉河四周昆莎机场的通航,根本举措措施的便当性让狮泉河与阿里机场之间的一片山峦脱颖而出,当作为西部天文选址中最受瞩目标方针。一系列小千里镜先行落户在这里,尚在监测中的“阿里址点”慢慢形当作了一个初具规模的天文台,也即所谓“阿里站”(巧合的是,印度天文台就在距此111公里的一境之隔)。2012年,东亚焦点天文台协会(中、日、韩三国本家儿要天文研究机构构成)颁布发表,阿里地域西南部将当作为东亚列国结合扶植宿世界级天文不雅测台站的候选地域。国度天文台西部选址组组长姚永强甚至被接收进入中共阿里地委任副书记,足见本地对阿里天文台成长前景的看好。

本文说起的本家儿要选址点位置(底图来自谷歌地图)

但选址工作并不克不及被认为已经年夜功乐成:受地形影响,即使是临近的统一片区域内,分歧山头之间的视宁度也可能相差一倍以上。而找到最合适的阿谁山头,仍然需要持续的实测数据堆集。

而这恰是阿里站的软肋。

因为海拔5100米的阿里站前提极其艰辛,固然国度天文台选址组在不晚于2010年就起头在这里布设监测设备,但在很长的一段时候内,没能持续堆集不雅测数据。一篇2016年末颁发的文献指出,那时阿里站仅有27天的视宁度实测数据堆集,远远达不到确认选址的最低要求。

若是这一环境得不到当即的改善,无论三镜、四镜,整个年夜千里镜项目都不得不因为台址问题而延迟甚至流产——这即是潜在水下的千里镜选址问题被认为加倍危险的原因。

其其实8月份光学设计方案争议强烈热闹之时,就已经有天文学者提出,不妨先缓建年夜千里镜,等光学方案比力测试和选址数据堆集两方面取得更多进展后再做筹算——“等五年没关系,比盲目上马迟误一代人要强”。

让工作有转圜机遇的,是另一个名不见经传的团队。

本来,从事西部天文选址的,不只有国度天文台西部选址组这一支步队。附属于国度天文台的云南天文台,也有本身的一支选址团队。

太阳不雅测一向是云南天文台的一个招牌研究范畴。2015年,云南天文台在抚仙湖太阳不雅测站建当作的“一米新真空太阳千里镜”,跻身国际三年夜前沿太阳不雅测系统之一。但云台还有一个脑洞惊人的太阳千里镜打算:为了在有限预算下建造尽可能年夜口径的太阳千里镜,有人提出可以建造一座年夜口径圆环形镜面千里镜——镜面中心留个年夜洞,当作本就下来了。这个打算口径达到8米、宽1米的庞大环形镜面,被定名为“中国巨型太阳千里镜”(CGST)。

而这个年夜千里镜,也需要找一个优异的台址。

云南天文台CGST选址组负责人刘煜标的目的本专栏介绍,CGST的选址工作从2009年末起头,也曾在阿里、纳木错等位于西藏的候选台址建站测量;2011年秋,刘煜团队初次进入川西的稻城地域;2013年7月之后他们将这里选为CGST选址的本家儿攻偏向。

“后来国台带领说,既然稻城白日视宁度那么好,晚上也不会差的,你们测测尝尝”,刘煜借来视宁度监测仪一测,公然很好,稻城这才也被列入LOT侯选台址。

稻城县无名山2号址点(图:刘煜)

刘煜团队在稻城县城西海说神聊25公里的桑堆乡旁边的“无名山”设置了两处选址监测点,从2014年10月起头监测。无名山址点海拔跨越4800米,比起阿里不遑多让,工作情况也很是艰辛,“我们除了本身人蹲守,还聘了六七个本地藏族居平易近天天晚上守着,才顶下来的”。

这一顶,就是三年。

无名山选址点墙上的口号(图:辛玉新)

固然抱负环境下,天文选址最好有5年甚至更长时候的持续监测数据堆集,稻城也还没有达到;但比拟于截至2017年底也只有一年视宁度持续监测数据的阿里站,稻城在数据堆集方面占有了优势。

很较着,稻城不是完美的。它最年夜的问题是,每年夏日受西南吹来的印度洋暖湿气流影响,有两三个月的雨季。这让它在与阿里对比晴夜率和水汽含量数据时不占优势。

“天文千里镜是透过年夜气看天空的,是以天文台址的选择中名列前茅的前提是晴夜的数目,然后可能进一步谈晴夜天空的质量”,国度天文台邓李才研究员评价道。这位从事光学不雅测的天文学家也曾在青海德令哈为本身的一台小千里镜选址,颠末几年艰辛的测量,得出了那边虽能知足项目科学方针的要求,但仍不是一个抱负的光学台址的结论。

另一方面,天文台不是真空中的球形鸡,它的扶植不克不及解脱两样最底子的身分:人和钱。若是天文台扶植运行人员不克不及健康有用的工作、若是天文台扶植所需经费过高,再抱负的天文、景象形象前提也难以获得操纵。

这是稻城再度显示优势的处所:估计2020年建当作的549国道将毗连无名山脚下的桑堆乡和42公里外的乡城县喷鼻巴拉镇,这条公路将把无名山与这处海拔仅有2800米的本家儿要居平易近点的车程压缩到1个小时之内——低海拔的后勤补给基地是高海拔科学台站赖以维持的主要支撑。

稻城无名山与周边城镇位置示意图(吴宁、刘煜、赵红梅 2016)

出于近似的考虑,中科院高能所“高海拔宇宙线不雅测站”(LHAASO)、国度空间中间的“圆环阵太阳风射电当作像千里镜”均已选择落户稻城。这些年夜科学装配还可以经由过程共用根本举措措施互相撑持。

比拟之下,阿里地域整体海拔较高,山势升沉不年夜,四周本家儿要的居平易近点狮泉河镇海拔仍在4000米以上。

矛盾的是,越是后勤补给便当、适合人居的处所,一般来说居平易近越多、经济也更加达,也就越轻易发生天文不雅测严重厌恶的光污染。所以天文学家往往但愿找到根本举措措施便当,却火食稀少、经济成长迟缓的处所;相反的,处所当局往往但愿靠天文科研事业和星空旅游拉动处所经济。天文台址的选心猿意马、成长甚至最终烧毁的过程,老是在这些分歧好处诉求纠结地相克相生之中成长。

好在今朝阿里和稻城两地当局都在积极与天文学家合作,追求共赢的解决方案:2014年,同时起到庇护天文台夜天光情况和吸引旅客感化的阿里暗夜公园挂牌当作立;稻城县当局也已起头着手筹办对城市灯光进行管束。

最终递到投票专家面前的,是阿里、稻城、慕士塔格三个选项。慕士塔格址点位于中塔边境四周的慕士塔格峰四周,距姚永强团队最初考查时设立的卡拉苏址点不远。

*据领会,慕士塔格的视宁度数据还在进一步核实确认中

这三个选项都是优异的天文台址。比拟之下,阿里和慕士塔格在天文不雅测的景象形象前提上略胜一筹,稻城在监测数据持续堆集时长和后勤补给前提方面占优。别的,稻城的纬度比另两个站偏南一些,有助于不雅测更年夜规模的天区,这也是它的一个优势。*据领会,慕士塔格的视宁度数据还在进一步核实确认中

据信源透露,在第一轮投票中,稻城拿到19票位居首位,慕士塔格和阿里别离拿到17票和10票。阿里站被裁减后,第二轮投票中,稻城以23票对22票的微弱优势胜出。

“获胜”的刘煜没有沾沾自喜:“此次投票成果只是从实际角度,阿里临时被放在后面,若是今后前提当作熟,阿里依然没问题。从天文不雅测角度,我也喜好阿里。”“阿里必定不会被大师抛却的,其他年夜千里镜仍然可以放在那边的。”

据领会,阿里站已经建当作的址点四周还有一处海拔4600米的新址点,也在接管监测。

“总算看到中国年夜光学千里镜LOT 项目在遏制不前数月后又起头前行!固然遗憾仍在,但必需负重前行,同志更需尽力!不管三镜四镜,有胜过无!无任稻城阿里,西强于东!”海说神聊年夜天文学系前系本家儿任吴学兵在微博上总结道。

(完)

参考资料

吴宁、刘煜、赵红梅 2016年11月《天文学报》第57卷第6期《川西无名山天文址点GIS阐发研究》

国度天文台西部天文选址组网站http://sitesurvey.bao.ac.cn/

年夜型光学-红外千里镜科学配合之声网站https://lot-community-voice.github.io

上官晋沂等,2017年8月7日《青年天文工作者就年夜型光学红外千里镜设计方案的公开信》

Sasaki et al. 2015, PKAS, 30, 699Weather Characteristics At Observatory Candidate Sites In West Tibet

法国国际广播电台2013年7月13日《国际天文学结合会:西藏阿里将建年夜型天文台》

中国共产党阿里地域委员会网站2017年2月5日《中共阿里地域委员会》

甘孜新闻网2016年9月8日《甘孜州周全打响第三轮交通年夜会战》

中国统计出书社,《中国2010年生齿普查资料》

其余数据、资料来自匿名信源或采访。

果壳科学人编纂水白羊对本文亦有进献。

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  • 发表于 2017-12-23 00:00
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