記中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)興隆觀(guān)測(cè)站 _望遠(yuǎn)鏡

郭守敬望遠(yuǎn)鏡（大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，簡(jiǎn)稱(chēng)LAMOST）的穹頂打開(kāi)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)興隆觀(guān)測(cè)站工作人員正在對(duì)其進(jìn)行維護(hù) 。
據(jù)科技日?qǐng)?bào)：盛夏剛過(guò)，燕山主峰霧靈山南麓連營(yíng)寨，山路兩旁依然草木蔥蘢。
山腳下，有8排紅磚房，墻體上依稀可見(jiàn)的“紅色語(yǔ)錄”，是它們經(jīng)風(fēng)雨見(jiàn)世面的證明。
遠(yuǎn)處山頂上，幾座白色穹頂建筑，掩映在夕陽(yáng)的余暉中。
從紅磚房沿著蜿蜒崎嶇的山路上行4.5公里，國(guó)家天文臺(tái)興隆觀(guān)測(cè)站的字樣出現(xiàn)在一面簡(jiǎn)樸的影壁墻上。
49年前，北京天文臺(tái)（國(guó)家天文臺(tái)前身）首任臺(tái)長(zhǎng)程茂蘭騎著毛驢登上了山頂?shù)倪@片開(kāi)闊地，其后，興隆觀(guān)測(cè)站成了這座海拔900米的深山里獨(dú)特的風(fēng)景。
現(xiàn)在，這里的天文人不用再住山下的紅磚房，也不用每天再攀爬那4.5公里山路了。設(shè)備、條件今非昔比，但他們腳踏實(shí)地、仰望星空的清寂生活一如既往。
觀(guān)測(cè)站沒(méi)有一盞路燈，所有房間都沒(méi)有電視機(jī)
今年是中科院國(guó)家天文臺(tái)興隆觀(guān)測(cè)站站長(zhǎng)武振宇在這里的第11個(gè)年頭。如今，與他一起扎根于此的有50多位天文人。
宇宙是如何形成和演化的？數(shù)以千億計(jì)的星系背后藏著多少秘密？為了回答這些基本而又深?yuàn)W的問(wèn)題，幾百年來(lái)，科學(xué)家們孜孜以求，不斷探索。而探索的過(guò)程是艱苦和枯燥的。
在這里，采訪(fǎng)人員還驚奇地發(fā)現(xiàn)了一棟與眾不同的小樓——所有房間的窗戶(hù)都比平常房屋的窗戶(hù)小許多，拉著厚厚的窗簾。原來(lái)，這是觀(guān)測(cè)人員的住處，晝伏夜出的他們和普通人的生物鐘是完全顛倒的。小窗戶(hù)透光少，觀(guān)測(cè)員們白天可以更好地休息。
“這里夜天光條件好，遠(yuǎn)離城市的光污染。每年有240—260個(gè)光譜觀(guān)測(cè)夜，100—120個(gè)測(cè)光觀(guān)測(cè)夜，天文寧?kù)o度和大氣透明度均有利于天文觀(guān)測(cè) 。”武振宇說(shuō)，這意味著一年的大部分時(shí)間，觀(guān)測(cè)人員都要在夜里工作，并記錄整理相關(guān)數(shù)據(jù) 。“觀(guān)測(cè)站有規(guī)定，即使天氣不好，所有值班人員也要等到凌晨才能離崗。”
觀(guān)測(cè)站的夜晚漆黑一片，不僅沒(méi)有一盞路燈，所有房間都密不透光。這里的人們?cè)缫蚜?xí)慣了看著星星走夜路。基地的工作人員告訴采訪(fǎng)人員，在夜間，強(qiáng)光電筒、閃光燈、指星筆等均不得使用，因?yàn)檫@些光亮對(duì)觀(guān)測(cè)都是不利的。“你們回到房間一定先拉上窗簾，然后再開(kāi)燈。”
在這個(gè)“世外桃源”里，所有房間都沒(méi)有電視機(jī) 。這群人的娛樂(lè)活動(dòng)極其有限，上網(wǎng)、打籃球、看書(shū)是為數(shù)不多的“保留項(xiàng)目” 。
在藍(lán)天數(shù)需要統(tǒng)計(jì)、夜晚燈光越來(lái)越亮的時(shí)代，對(duì)于城市人，能看到滿(mǎn)天星斗是件浪漫、奢侈的事情。而對(duì)觀(guān)測(cè)站的天文人來(lái)說(shuō)，“看星星”是他們年復(fù)一年、日復(fù)一日，機(jī)械重復(fù)的工作，其中的艱辛與枯燥普通人難以體會(huì)，但他們沒(méi)有“審美”疲勞，因?yàn)樗麄冎雷约汗ぷ鞯囊饬x 。
【記中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)興隆觀(guān)測(cè)站】180萬(wàn)條天體光譜和2700多顆小行星
山不在高，有仙則名。郭守敬望遠(yuǎn)鏡（大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，簡(jiǎn)稱(chēng)LAMOST）以及2.16米光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡等就是這里的“仙” 。
“架設(shè)在三腳架上的相機(jī)拍出的星為什么不是一個(gè)亮點(diǎn)，而是一條亮線(xiàn)呢？”在碩大的2.16米光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡旁，觀(guān)測(cè)站工程師陳穎為用這個(gè)問(wèn)題開(kāi)始了有趣的講解。“因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn) 。”一個(gè)小學(xué)生答道。陳穎為微笑著點(diǎn)頭。接著，他不斷拋出問(wèn)題：“怎樣拍攝才能使星星是亮點(diǎn)而不是亮線(xiàn)呢？”“如何找到你要看的那顆星？”“除了拍攝星星的照片，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡還能做什么？”……
隨著他層層剝繭的講述，我們知道了這臺(tái)我國(guó)歷經(jīng)風(fēng)霜自行研制的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，一度是國(guó)內(nèi)、也是遠(yuǎn)東最大的，被譽(yù)為中國(guó)天文學(xué)發(fā)展史上一個(gè)里程碑。由于鏡面大，聚光能力強(qiáng)，可以觀(guān)測(cè)到很暗的天體，相當(dāng)于在20000千米以外一根火柴燃燒亮度的星，也逃不過(guò)它的“眼睛” 。
2.16米光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡斜臥在綠色基墩上的那根巨大梭形軸與地球自轉(zhuǎn)軸嚴(yán)格平行，稱(chēng)為赤經(jīng)軸，工作時(shí)該軸以地球自轉(zhuǎn)速度反向旋轉(zhuǎn) ，望遠(yuǎn)鏡就安裝在這根抵消了地球自轉(zhuǎn)的軸上，它拍出的美麗星空是一個(gè)個(gè)的點(diǎn)而非一條條線(xiàn) 。當(dāng)可360度旋轉(zhuǎn)的穹頂打開(kāi)一個(gè)寬闊的長(zhǎng)口子，望遠(yuǎn)鏡根據(jù)“指令”，在一分鐘之內(nèi)，即可指向人們想要觀(guān)測(cè)的天體。由于獲取天體的光譜能獲得更多天體的信息，因此望遠(yuǎn)鏡的下端安裝的不是普通相機(jī)，而是一臺(tái)光譜儀，可以直接拍攝天體的光譜。目前，該望遠(yuǎn)鏡正在進(jìn)行搜索系外行星的觀(guān)測(cè)工作。陳穎為介紹說(shuō)，如今，這些信息可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，供山下各個(gè)學(xué)科的科學(xué)家使用。
根據(jù)近4年來(lái)的統(tǒng)計(jì)，2.16米望遠(yuǎn)鏡作為興隆觀(guān)測(cè)站的主要望遠(yuǎn)鏡，每年都有來(lái)自日本、比利時(shí)、俄羅斯、法國(guó)和美國(guó)等國(guó)家的天文學(xué)家，以及來(lái)自國(guó)內(nèi)近20家研究機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家申請(qǐng)使用。除去望遠(yuǎn)鏡維護(hù)時(shí)間，平均每年對(duì)國(guó)內(nèi)外天文學(xué)家提供310天左右的觀(guān)測(cè)時(shí)間。使用該望遠(yuǎn)鏡的觀(guān)測(cè)資料平均每年發(fā)表文章15篇。
一般天文望遠(yuǎn)鏡的寶貝都藏身在標(biāo)志性的穹頂建筑里，興隆觀(guān)測(cè)站引以為傲的LAMOST則別出心裁：其穹頂建筑還連接有兩個(gè)幾十米高的圓柱形配樓，一個(gè)巨型長(zhǎng)筒昂首斜臥其上，仿佛只要插上翅膀，就能飛上云霄。
工作人員告訴采訪(fǎng)人員，由中國(guó)科學(xué)家自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的LAMOST，被國(guó)際上譽(yù)為“大視場(chǎng)大口徑望遠(yuǎn)鏡的最佳方案” 。它創(chuàng)造性地將鏡筒固定，并用主動(dòng)光學(xué)技術(shù)實(shí)時(shí)產(chǎn)生非球面面形不斷變化的高精度鏡面，解決了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)大口徑和大視場(chǎng)難以兼?zhèn)涞氖澜缧噪y題。
在LAMOST穹頂建筑的5樓，一個(gè)巨大的圓形鏡面讓人屏息凝氣。它被稱(chēng)為反射施密特改正鏡（也叫Ma），由24塊六邊形鏡片拼接而成，大小是5.72米×4.40米。
沿著連接天橋，可以到中間的“筒子樓”，這里的東西更加神奇。在直徑1.75米的成像焦面之上，密密麻麻地分布著4000根光纖單元（國(guó)際上同類(lèi)設(shè)備僅640根）。武振宇告訴采訪(fǎng)人員，這些單元由8000個(gè)小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以在觀(guān)測(cè)不同的天區(qū)時(shí)按照星表的位置快速將4000根光纖精確定位，即對(duì)準(zhǔn)4000個(gè)天體。
而在最南端的“筒子樓”里，則安裝著球面主鏡（也叫Mb）。望遠(yuǎn)鏡的鏡筒就架設(shè)在兩個(gè)“筒子樓”之上。
在適合觀(guān)測(cè)的夜晚， LAMOST穹頂和相鄰“筒子樓”的一面大門(mén)會(huì)全部打開(kāi)，Ma可將赤緯-10度到+90度的天體盡收眼底，把來(lái)自宇宙深處的天體光線(xiàn)，經(jīng)過(guò)自身形變，反射到由37塊正六邊形鏡片拼接而成的Mb上，由Mb將這些光線(xiàn)成像聚焦在成像焦面上。4000根光纖則將天體的光傳輸?shù)?6臺(tái)光譜儀的狹縫中，通過(guò)光譜儀分光后有32臺(tái)CCD照相機(jī)記錄下天體的光譜。由于LAMOST實(shí)現(xiàn)了“大視場(chǎng)與大口徑兼?zhèn)洹保诶硐氲难蔡煲雇砥毓?.5個(gè)小時(shí)內(nèi)，可以觀(guān)測(cè)到20.5等的暗弱天體。
如此復(fù)雜的設(shè)計(jì)和制造，完全由中國(guó)科學(xué)家獨(dú)立完成，標(biāo)志著我國(guó)天文觀(guān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新的重大跨越。
LAMOST于1997年立項(xiàng)，2008年建成；2011年10月開(kāi)始先導(dǎo)巡天；2012年9月啟動(dòng)正式巡天。截止到今年6月，已成功觀(guān)測(cè)了180萬(wàn)條天體光譜。
它作為目前世界上獲取天體光譜能力最強(qiáng)大的天文觀(guān)測(cè)設(shè)備，可在宇宙起源、暗物質(zhì)、暗能量、星系形成與演化、銀河系結(jié)構(gòu)、恒星形成與演化等研究中發(fā)揮重要作用。
如今人類(lèi)已記錄的天體有十幾億顆，但天體光譜只做了數(shù)百萬(wàn)個(gè) 。LAMOST計(jì)劃完成1000萬(wàn)個(gè) 。
主動(dòng)光學(xué)發(fā)明人、國(guó)際著名天文光學(xué)專(zhuān)家R. Wilson評(píng)價(jià)說(shuō)：“LAMOST包括了望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的所有方面……它的建成，將中國(guó)望遠(yuǎn)鏡研制技術(shù)推到了世界前沿的頂峰。”
在興隆觀(guān)測(cè)站，除了聲名赫赫的2.16米光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡和LAMOST，“小家伙”60/90施密特望遠(yuǎn)鏡等也曾功勞卓著，觀(guān)測(cè)者已通過(guò)它發(fā)現(xiàn)了2700多顆小行星，并擁有對(duì)500多顆小行星的命名權(quán) 。
有志于天文學(xué)研究的人并不多
“一個(gè)民族有一些仰望星空的人，他們才有希望；一個(gè)民族只是關(guān)心腳下的事情，那是沒(méi)有未來(lái)的。”這句話(huà)的原意應(yīng)該并非聚焦于天文學(xué) 。但在專(zhuān)業(yè)選擇層面上，與趨之若鶩的金融、經(jīng)濟(jì)管理、法律等相比，天文學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科顯然屬于“仰望天空”的范疇。
在“數(shù)理化天地生”六大基礎(chǔ)學(xué)科中，天文學(xué)是目前唯一沒(méi)有被列入我國(guó)中小學(xué)正式課程的學(xué)科。在本科教育階段，我國(guó)目前擁有2000多所高等院校，其中僅有不足10所大學(xué)設(shè)有天文系，每年培養(yǎng)的本科生不過(guò)百余人，許多天文項(xiàng)目人才告急。多年來(lái)的大學(xué)擴(kuò)招也未惠及天文學(xué)這一古老的基礎(chǔ)學(xué)科。而目前世界排名前100位的大學(xué)中，九成以上有天文系或者天文專(zhuān)業(yè)，這與我國(guó)目前的天文學(xué)教育現(xiàn)狀形成了鮮明對(duì)比。
武振宇告訴采訪(fǎng)人員，由于本科生“供給”不足，天文學(xué)研究生很多在本科階段是學(xué)物理的，一些天文學(xué)的基本知識(shí)需要在研究生階段補(bǔ)課。
有志于天文學(xué)研究的人并不多。因?yàn)樵凇板X(qián)途”方面，天文學(xué)顯然處于劣勢(shì) 。從“前途”角度看，在天文學(xué)領(lǐng)域，學(xué)生們會(huì)對(duì)從事熱點(diǎn)研究的導(dǎo)師趨之若鶩，因?yàn)樗麄兊恼n題多，出國(guó)深造的機(jī)會(huì)也多；而觀(guān)測(cè)天文學(xué)則是冷門(mén)——出文章慢，且工作又相對(duì)艱苦。
事實(shí)上，天文學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，對(duì)其他自然科學(xué)的發(fā)展起著極大的推動(dòng)作用，研究成果直接服務(wù)于國(guó)防、通訊、導(dǎo)航、測(cè)地、預(yù)報(bào)自然災(zāi)害等領(lǐng)域。2011年，中科院天文領(lǐng)域?qū)＜揖帉?xiě)了《中國(guó)天文發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》稱(chēng)，隨著國(guó)力增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)天文學(xué)的投入已明顯增多。今后20年也被認(rèn)為是中國(guó)天文學(xué)發(fā)展的黃金時(shí)期，無(wú)論是天文望遠(yuǎn)鏡的自主研制項(xiàng)目，還是國(guó)際合作項(xiàng)目，都在醞釀和逐步實(shí)施。
陳穎為告訴采訪(fǎng)人員，他們這群大山深處的人在承擔(dān)天文觀(guān)測(cè)任務(wù)的同時(shí)，還根據(jù)自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì) ，進(jìn)行一些中小學(xué)生科普教育等方面的工作。“我們希望有更多的人愛(ài)上天文，從事天文研究。”(eeook.com)