位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市的冷湖镇,因为人烟稀少、荒凉至极,有个别称——火星小镇。
2017年,中国科学院国家天文台邓李才团队踏上了这片与世隔绝的无人区,他们此行的目的,是寻找一处像智利北部山区、美国夏威夷莫纳卡亚峰和南极内陆冰穹地区那样的世界一流光学观测台址。2021年,团队将一篇论文发表在《自然》杂志上时,很快引发了国际天文学界的震动:中国科学家找到一个可与世界顶级天文台址比肩的潜在天文观测点,并且是迄今为止东半球唯一的世界级天文观测基地!
2024年年初,邓李才团队获得了“2023年中国科学院年度团队”称号。而在这项荣誉背后,是一座世界级一流天文观测基地从无到有的故事。
AIMS望远镜在赛什腾山上的圆顶(图源:中国科学院国家天文台)
战略性稀缺资源光学观测台
光学是天文学的根本,而光学观测台址是天文学领域极其宝贵的战略性稀缺资源。比如,智利就依托大面积极佳的观测台址,将发展天文事业作为国策大力推动,引得全世界68%的地基光学/红外、高频射电天文观测设施都来落户,赢得了巨大的发展机遇和空间。
优秀光学观测台的选址,既要考虑视宁度、水汽、晴天数等科学因素,也要考虑交通、通信、水电等后勤因素,非常难得。而在我国,长期缺乏满足相关条件的世界一流观测台址,一直困扰着学科的发展。因此,世界一流观测台的寻址行动意义重大,关乎我国未来空天活动和相关基础学科在国际竞争中的表现。
视宁度0.75角秒得来不易
早在第二次青藏高原科考时,冷湖地区就成为一个可供选择的光学观测台址,这里日照充足、降水极低、夜空晴朗,历史记录的天气条件十分好,邓李才团队在一系列准备工作后,锁定了冷湖的赛什腾山作为台址。
2018年起,在当地政府支持下,团队历经重重困难,以手提肩扛的方式将所需的仪器设备运抵山上,对冷湖赛什腾山区4200米海拔标高点(赛什腾C区)定点选址,对相关地域的晴夜数量、晴夜背景亮度和气象展开连续监测,获取了大量有用的关键监测数据。其间,为保障参数监测的连续性,团队成员几十次冒险攀登,顶着严寒对设备进行升级维护。3年选址建造和监测,可谓历尽艰辛。
最终,通过连续3年的数据,团队得出令人惊喜的结论——台址的视宁度中值为0.75角秒。这意味着什么呢?
视宁度是指望远镜显示图像的清晰度,角秒是度量角度的单位,1角秒等于1/3600度,视宁度中值小于1角秒即可被视作进行天文观测的理想数值,而冷湖地区的视宁度中值只有0.75角秒,这意味着它与国际公认的几大顶级天文台同期数据基本持平,当地的大气稳定度极其优秀。这也成为这处台址的最大亮点。
初期选址时赛什腾山上唯一可以过夜的小木屋(图源:中国科学院国家天文台)
法规护航“暗夜保护区”
除了优质晴夜多、寒冷多风、干燥少雨等满足国际一流天文台址的基本条件,邓李才表示,冷湖的光环境可以说是全世界最暗的(之一)。
作为战略性稀缺资源,冷湖观测台必须极力避免光污染。为此,青海省十三届人大常委会第三十五次会议审查批准了我国首部暗夜星空保护地方性法规——《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》,将冷湖天文观测环境划分为暗夜保护核心区和暗夜保护缓冲区,在台址50公里半径范围内的核心区制定了非常严苛的灯光管制条件,核心区外围50公里半径范围为缓冲区,限制灯光发展。因为地处无人区,相关法规并不会对居民生活造成影响。
2023年1月1日起,《海西蒙古族藏族自治州冷湖天文观测环境保护条例》正式施行,暗夜星空有了自己的法规守护者。
石油小镇变身天文小镇
20世纪50年代,冷湖地区发现了丰富的石油资源,石油工人在荒漠里建起自己的家园,冷湖也一度被称为“石油小镇”,但随着资源逐渐枯竭,80年代以后当地再度归于沉寂。而随着冷湖天文观测台的建造,近些年已有11家科研机构的12个科研项目、43台望远镜落地冷湖,当地已经成为亚洲最大的天文观测基地。
如今,每年夏天,都有各地的小朋友来到冷湖,用望远镜观测迷人的太空,在与科学和科学家的近距离接触中爱上科学。冷湖也从没落的石油小镇,摇身变为热闹的天文小镇。