是漫天的冰雪
千姿百态的冰川
还是成群结队的可爱企鹅?
其实,南极的有趣之处远不止于此
这块神奇大陆
还是观测宇宙的绝佳地
纵然寒风彻骨,也无法阻挡科学家追寻真理之路
近日,历时 174 天的中国第 38 次南极科学考察圆满收官。在此期间,我国天文学家在南极中山站建成首个天文观测站点,皇冠南京天文光学技术研究所等研制的望远镜阵列投入使用。
在南极科考是一种什么样的体验?在那里建望远镜有多难?现代快报记者采访了皇冠南京天文光学技术研究所研究员李正阳。
神秘天文乐园
在地球上看最清晰的星星
普通人想要欣赏灿烂星空,只需抬头就可以,而天文学家就需要前往一些观星条件极为严苛的地方。
南极处于地球的最南端,常年被冰雪覆盖,南极内陆高原极寒和极端干燥等恶劣的自然环境不适于生物生存。然而,也正是这样特殊的地理大气条件,给了天文观测研究独一无二的优势,让南极成为天文学家眼中的 " 圣地 "。
" 我国先后在南极建立长城站、中山站、昆仑站、泰山站,天文研究主要集中的区域在昆仑站。" 李正阳介绍,南极内陆的高原,是国际公认的地球上最好的天文观测台址之一。极夜可以连续 24 小时不间断观测,这对时域天文可遇不可求;清洁而稳定的大气,可以保证对天体的观测更加清晰。
中科院南京天文光学技术研究所是南极天文研究的主要发起单位之一,相继为中国南极昆仑站、泰山站、中山站提供了包括南极巡天望远镜在内的多台套极区天文观测设备,取得了重要观测科研成果。
这些天文科考队员是怎么去到南极的呢?每年 11 月初,雪龙船会载着科考物资和科考人员从上海出发,经过将近一个月的航行,把内陆科考队员在中山站放下船。他们稍作休整后就开着雪地车在冰雪面上行驶,需要行驶 1258 公里才能登上内陆的最高点冰穹 A 区域。
" 这个科考的过程,对于天文学家来说是极浪漫的。我们总是思考,在宇宙中,人类是不是孤独的存在着的。" 李正阳形容," 身处严寒的南极大陆白色的荒漠,我们仿佛就身处异星,像一只蚂蚁,掉在白色的碗里,被蓝色的盖子罩着,仿佛再也走不出去了。那种终极的寂寞感触,仿佛看星星时候幻想的孤独意境照进了现实。"
李正阳是一名 80 后,两次参加南极考察。他告诉现代快报记者,在接近零下 40 度的南极,队员们经常会面对白化天(天地一色白,什么都看不见)、暴风雪等恶劣气候,甚至遇上冰裂等意外。
历时两年研发
新望远镜阵列正在观察宇宙
就在不久前的 4 月 26 日,中国第 38 次南极考察队凯旋,取得了多项科研成果。在此期间,我国天文学家在南极中山站建成首个天文观测站点,并安装了一套由五个镜筒组成的小型望远镜阵列。
" 南极科学考察站点拥有长达三个月的极夜,非常适合做时域天文观测。" 李正阳说,区别于南极昆仑站,中山站是常年越冬站,具有优秀的后勤保障支持能力,是支撑昆仑站天文科学考察的重要基地。
2018 年,中国极地研究中心、中科院国家天文台和南京天文光学技术研究所共同组建科技部 " 创新人才推进计划重点领域创新团队 "(以下简称创新团队),拟依托我国南极考察站,构建中山站—泰山站—昆仑站的天文观测链路,推动南极天文观测体系化发展。
△天文观测平台和望远镜阵列的联合装调
俗话说," 没有金刚钻别揽瓷器活 ",观星是一件细腻的技术活儿。茫茫太空,就凭一双肉眼观星,看到的宇宙是那么单调。可以说,望远镜是人类观察宇宙的 " 大眼睛 ",现代天文学研究更是离不开各类先进的望远镜。
这次在中山站安装的小型望远镜阵列由创新团队自主研发。李正阳告诉现代快报记者,从研发到最终安装,历时 2 年时间。
△望远镜初光:小麦哲伦云星系的多色图像
" 光学波段镜筒共计 4 个,单镜筒口径 150mm,视场直径 6°;近红外 0.9-1.7 微米观测镜筒口径 200mm,视场 7′×5.6′。" 李正阳介绍,五个镜筒集成架设在直驱式赤道仪上,可开展太阳系外行星等时域天文学观测和空间环境观测,目前已投入越冬观测运行。
南极望远镜 " 难 " 在哪儿?
要经历零下 80 度低温
李正阳虽然年纪轻轻,但跨过千山万水来到南极,在无尽的白雪中安装望远镜,这样的经历他有两次。
第一次是在 2011 年,当时还是一名在读博士研究生的李正阳,被选派参加中国第 28 次南极科学考察。
零下三四十度的酷寒,将近 5000 米的高海拔使人呼吸困难;征途常伴暴风雪,冰裂隙随时威胁着安全;两个多月不能洗澡 …… 李正阳等 4 名天文科考队员克服一切困难,成功安装我国首台可远程控制自动跟踪的南极巡天望远镜 AST3-1 和第二代自动高原国际天文观测站 PLATO-A。
2014 年,李正阳被选派参加中国第 31 次南极科考,再次远征南极内陆。此次只有 2 名天文科考队员,李正阳不畏艰难,承担了户外安装望远镜的安装调试等工作。
极强的紫外线晒得他的脸黝黑,局部脱皮;缺氧条件下,举步维艰,体能消耗巨大,他体重减轻了 10 公斤;长时间呼吸零下 40 ℃的空气严重地刺激了他的身体,导致咳嗽不止,肺部经常像炸开了一样 …… 但李正阳依然不舍昼夜,忘我工作。累了困了,休息一会再接着干,展开了与时间的赛跑。
" 我们建设望远镜,期望观察和观测到更深远的宇宙。" 李正阳表示,在南极高原安装望远镜,主要的困难集中在越冬观测的时候望远镜是全自动的状态。它要经历零下 80 摄氏度的低温,遭受风霜雪的考验。" 望远镜任由风霜雪的捶打,我们在国内也帮不上什么忙,只希望它每天多动一动。"
宇宙 " 长征 " 计划
寻找跟地球相似的类地行星
喜欢星空的人,可能都会好奇真正的专业天文观测站晚上都在看什么呢?他们是在看漫天的繁星闪烁,还是在拍摄美丽的照片?
李正阳说,首批次部署南极的天文光学设备,以大视场、中小口径巡天望远镜为主,拟在靠近南极点附近的天区搜寻太阳系外行星,并开展多波段测光、近红外波段观测实验,为我国的天文研究提供珍贵的数据。
" 我们希望能在地球绝佳的南极天文台站建设更多、更大口径的天文望远镜,以期在更广的天区,搜寻观测更深远的天体目标。" 李正阳告诉现代快报记者,他们期待通过南极望远镜的观测,回答例如宇宙中是否存在类地行星,人类是否孤独等终极科学问题,具有特殊的科学意义。
文 | 现代快报 + 记者 阿里亚 胡玉梅 储希豪
图 | 皇冠南京天文光学技术研究所、李正阳提供