磨劍十年：中國搶佔南極天文制高點

 

資料圖

“要想深度認識宇宙，如果你不到南極，那就只能上天了。”科學家如是説。探索浩瀚太空、認知茫茫宇宙，是人類自古以來的夢想。“遂古之初，誰傳道之？上下未形，何由考之？”早在2300多年前，中國偉大的詩人屈原就發出了著名的“天問”。

 

本世紀全球天文學極具挑戰性的基本科學問題概括為“兩暗一黑三起源”，即暗能量、暗物質、黑洞，以及宇宙起源、天體起源、生命起源。而南極，正是地面上探索這些問題最為理想的地點。

 

遙遠的南極從來不是一個適合人類居住的地方，那裏的溫度可以降到零下80多攝氏度，漫長的黑夜可以持續約6個月時間。在南極進行天文觀測，不僅比其他地點看得更遠、更清楚，高分辨、大視場、寬波段兼具，還有望打開人類探索宇宙全新的“機會窗口”。

 

從上世紀90年代開始，全球不斷升溫的南極科考和天文觀測，將人類認識宇宙的視角引入這塊極寒之地。我國也適時提出了“上天入地到南極”的路線圖。

 

這片蘊藏無數信息和科學之謎的神秘大陸，是否有可能成為推動人類認識宇宙又一次飛躍的跳板？當全新的觀測通道打開，南極究竟會為我們揭示怎樣瑰麗奇異的宇宙奧秘？中國如何抓住全球南極天文研究的黃金時期？

 

大國天文策：不要辜負了黃金期

 

半月談記者 楊紹功 蔣芳

 

如果把國際天文學領域的競爭比作一個牌局，眼下中國人無疑握著一手好牌。比如，南極冰穹A。它是地球上條件最優異的天文觀測臺址，沒有之一。僅這一張王牌，就可以讓中國天文學家有機會技驚四座、造福世界。

 

11年前，中國科考隊員代表全人類首次登上這個南極內陸冰蓋最高點。消息傳來，震動了國際天文學界，中國天文學家更是歡呼雀躍，他們認為“屬於中國天文學界的一個新時代”來臨了。中科院院士崔向群等及時建議：應該把中國的大望遠鏡建到南極去！“上天入地到南極”由此成為新時期中國天文學研究的口號和目標。

 

天文學是一門觀測科學，所有重大天文成果都隱藏在光譜之中，有所見才能有所得。把大望遠鏡建到南極，讓中國天文學家能在地球上最佳的觀測點仰望星空，相當於開了“天眼”，這無疑是千百年來前所未有的機遇。也難怪，搞了30多年天文學研究的老科學家們感慨疾呼：不要辜負了天文學研究的黃金時期！

 

黃金時期是對中國天文學研究復興的憧憬。中國人自古以來追求“究天人之際”，哪怕是在只能用肉眼眺望的時代，中國人也一直孜孜不倦地仰望著星空。西元前13世紀甚至更早，中華民族的先人就建立了“天文觀測臺”，觀測記錄天象、推演製作曆法。在宋代，中國天文學家就以算術方法計算行星運行位置，精度平均誤差已小于2度，領先歐洲近300年。至今，中國仍保存著全世界歷時最長、最完整的天象記錄，已成為共享于全人類的寶貴財富。明代以後，隨著西方天文觀測研究方法的引入，中國進入了模倣、吸收、追趕西方的漫長階段，黃金時期成為過去式。

 

獨立、解放、富強，是20世紀中華民族發展的關鍵詞。這100年間，中國的天文學研究體系也圍繞這幾個關鍵詞重塑。民國時期，中國現代天文學研究起步，中國天文學會、紫金山天文臺成立，中國成為國際天文學聯合會成員國。新中國成立後，尤其是近30多年以來，中國天文學界通過國際互訪、研討、留學等方式，以開放的姿態重回國際天文學研究的大舞臺。然而，由於人才教育和設施投入的長期斷檔，20世紀的天文學研究成果榜上，幾乎沒有中國人的身影。聽外國人説，他們發現了河外星系、脈衝星，發現了黑洞的秘密，中國人卻看不見，也無法驗證。那時的中國科學家最渴望的，無疑是自己的國家能有一隻“天眼”——大望遠鏡。

 

20世紀90年代，中國的天文科學家們心裏都憋著一口氣。當國家提出要搞光譜巡天望遠鏡時，像崔向群一樣留學國外的科學家紛紛回國，他們抱著一種“苦戰必勝”的信念。當時，中國最緊缺的除了人才就是資金。中國的大望遠鏡一次性投入就是幾個億。許多項目上馬，年輕的天文學家們感到，肩上的擔子前所未有的沉重。要讓一個眺望了宇宙幾千年的民族，從仰望星空中找回自信，不是一件容易的事情。而中國科學家追趕世界水準的使命感，讓這個物質貧乏的研究領域生長著昂揚的精神力量。

 

即便進入了新世紀，中國的天文學研究依然很缺錢。紫金山天文臺臺長楊戟還記得15年前，日本有個很好的研究項目，邀請中國投8000萬元參與項目的10%，但最終因為錢不夠而遺憾錯失。崔向群主持建造世界上光譜獲取率最高的郭守敬望遠鏡(LAMOST)，原本想用兩塊完整的鏡片組成主體，但兩塊鏡片需要2億元，為了省錢只好選擇了小塊鏡片拼接的超高難度方案。當時，建造天文學研究設施，中國科學家之間流傳著的一句話叫“鬥智不鬥財”。寧可在技術上為難自己，不在投入上給國家增加負擔。這樣苛刻的自我要求反而提高了中國人的技術水準。2008年，小鏡拼接的郭守敬望遠鏡在法國馬賽的一個會議上展出，全場響了一次接一次的掌聲。臺上的中國科學家，猶如做了精彩表演的明星，一次次謝幕後仍被掌聲邀請返場。

 

人才、資金、望遠鏡，當這些基本要素有效結合在一起，中國天文學界便呈現出新的氣象——在中國天文學會成立90週年時，國際天文學聯合會首次將三年一屆的大會放在了北京召開。科學家們認為，中國天文學研究已經進入了成就最多、天文觀測設備發展最快的時期。東到上海佘山，西到西藏阿裏，天文望遠鏡覆蓋了國境內多數適宜觀測的地點。郭守敬望遠鏡2013年正式開始巡天，當年觀測發佈的光譜數量就超過了全世界歷史以來的總和。而剛剛主體工程完工的貴州500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)，至少領先國際二三十年。在暗物質、銀河系磁場、宇宙天體位置測量等項目上的研究成果，則更讓科學家們充滿信心——在仰望星空的人群中，中國人又坐回了前排，研究最前沿的問題，鎖定“兩暗一黑三起源”，與世界各國一起空間探秘。

 

黃金時期真的來了，人們都相信中國的天文學研究面臨巨大的機遇。然而，機遇往往與挑戰並存，中國天文學研究的深入發展仍面臨諸多掣肘。比如，絕佳觀測點南極冰穹A，中國科學家一直想在上面建設“中國南極天文臺”。然而，首倡至今，10多年過去，項目還未立項，因為有關部門在項目命名、經費和保障等問題上無法達成一致。因此，從科學家們口中説出的這句“不要辜負了這個黃金時期”，便包含了更多的含義：是自我鞭策，是無奈感慨，更是緊迫呼籲——打破條條框框，擯棄各種短期局部的利益考量，加大人財物乃至制度投入，才能讓中國天文學研究熱情擁抱這個黃金時期。

 

仰望星空，你若問探索太空有何用，可以先嘗試回答幾億年前魚類爬上陸地有何用……人們可能無法確切説出某項天文學研究的巨大價值，但每一個天文學研究成果都可能對人類文明進步産生深遠的影響。或許，唯有在浩瀚的宇宙面前，人類才更容易激發探索的慾望，認知自身的渺小，擯棄紛繁的糾葛，積極開展團結協作。從這個意義而言，整個世界都在共享這個黃金時期，擁抱全人類共同的美好未來。

 

磨劍十年：中國搶佔南極天文制高點

 

半月談記者 蔡玉高 蔣芳

 

中科院院士、中國南極天文中心副主任崔向群至今難以忘懷，在2009年國際天文學聯合會大會的南極天文特別會議上，中國天文學家集體登臺接受國際南極天文學界的熱烈掌聲。這一史無前例的榮耀，源於中國正在對南極冰穹A進行的天文科考。

 

從2006年底中國南極天文中心成立至今，近10年南極天文科考中，我國天文學家取得了令世界同行艷羨的成果。但受制于各方條件，與當初的科研目標仍有差距。科考無止境，無數個未知窗口正等待著天文學家們借力南極去打開。

 

攻堅逐夢，中國天文學家登頂南極冰穹A

 

讓中科院紫金山天文臺研究員、中國南極天文中心主任王力帆難以置信的是，幾代天文學家的夢想，在他手中變成了現實：2006年底，中國南極天文中心在紫金山天文臺成立；2007年11月，南極科考船“雪龍”號所載的科考人員中第一次出現了天文學家的身影；2008年1月，“中國之星”小望遠鏡在南極冰穹A架設，我國正式在這片極寒之地開啟科學觀測……

 

海拔4093米的冰穹A是南極內陸冰蓋距海岸線最遠的一個冰穹，也是南極內陸冰蓋海拔最高的地區，被稱為“不可接近之極”。90%以上是晴天，冬季全是黑夜，沒有太陽光干擾，可以對天空進行連續4個月的觀測，大氣清晰度高，沒有人工光源干擾……無數優勢使得冰穹A成為目前地球上已知的天文觀測條件最好之處。因而，到冰穹A進行天文觀測成為全世界天文學家共同的夢想。

 

2005年初，我國南極科考隊首次登上南極內陸冰蓋最高點。一支由13人組成的中國第21次南極考察科考隊2004年12月從中山站啟程，2005年1月18日下午3時許，博士生張勝凱將一根標誌桿深深地插進這片大地。這一歷史時刻，標誌著人類首次確定了南極內陸冰蓋最高點的位置。

 

“當登上冰穹A的消息傳來，國內天文學界‘炸開了鍋’，我們都認為屬於中國天文學界的一個新時代來臨了。”崔向群説，早在上世紀80年代，我國天文學界就提出到南極進行天文觀測的目標，可惜囿于條件，這一想法遲遲未能實施。

 

“研製了幾十年望遠鏡，當然希望能將中國造的觀測設備安裝到南極去。”崔向群一直有這樣的夢想。2005年春節期間，當她將這個想法與好友王力帆交流後，“他的眼睛突然放亮，感覺像是發現了大寶藏”。儘管已是10年後，崔向群描述的這一細節，仍讓已是973項目首席科學家的王力帆記憶猶新。

 

一拍即合的兩人，利用郭守敬巡天望遠鏡國際學術研討會之機，又邀請了一批國際天文學家召開會議，論證南極冰穹A進行天文觀測的可行性。會上，國內外同行意見一致：“一定到冰穹A去！”很多國外大牌天文學家都對中國能有如此好的觀測臺址表示羨慕。這更加堅定了崔向群和王力帆的信心。

 

2007年10月11日，紫金山天文臺副研究員朱鎮熹和國家天文臺研究員周旭跟隨第24次南極科考隊奔赴南極。從他們踏上南極冰穹A的那一刻起，我國天文科考翻開新篇章。

 

十年磨礪，中國南極天文科考成果斐然

 

你想知道南極冰穹A的實時溫度、風速嗎？你想看到那個神秘之地的實時畫面嗎……通過一批又一批南極天文科考隊員及整個科研團隊的努力，以前看似遙不可及的目標變成了現實。

 

今年4月12日，中國第32次南極科學考察隊員們隨“雪龍”號極地考察船順利返回上海基地碼頭。國家天文台南京天文光學技術研究所副研究員楊世海也圓滿完成對南極巡天望遠鏡的維護與升級，以及安裝攝像頭、溫度感測器等工作。

 

楊世海已經是第八批奔赴冰穹A的天文科考人員了。王力帆介紹，在科技部、中科院、國家海洋局極地辦等單位的大力支持下，南極天文科考與研究取得了較為豐碩的成果。

 

在極寒的條件下，如何進行無人天文觀測？這對觀測設備耐寒、去霜、自動化都提出了相當高的要求。曾到過南極的南京天文光學技術研究所副所長宮雪非介紹，經過這些年不斷研發，目前南極天文觀測站建設已經粗具規模，包括發電機組、自動氣象站、天文光譜儀等10多套的天文儀器設備已基本適應了極端氣候條件下的環境。

 

當然，作為觀測站的主體，“中國之星”望遠鏡和兩台南極巡天望遠鏡的成功安裝與連續工作，是南極天文科考最為重要的成果。南京天光所南極巡天望遠鏡項目常務副組長袁祥岩介紹，2008年1月，4架145毫米口徑折反式望遠鏡(“中國之星”小望遠鏡陣)在南極冰穹A安裝成功，天文學家已從連續4年的觀測數據中發現了一批變星和係外行星的候選體等，也積累了大量大氣透明度、天光亮度、晴夜數等臺址數據，為南極天文觀測打下了良好基礎。

 

此後，兩台南極巡天望遠鏡相繼安裝。袁祥岩介紹，該望遠鏡主鏡口徑68釐米，入瞳口徑50釐米，配備了功能強大的10Kx10KCCD相機，主要進行超新星早期發現、係外行星搜尋和光變天體的研究。在南極漫長的極夜裏，AST3能夠不間斷地觀測，成為地面天文研究中獨一無二的望遠鏡。

 

目前，這些望遠鏡已經獲得了大量觀測數據，對開展超新星宇宙學、宇宙暗物質、係外行星及恒星形成原因等國際前沿領域的研究，將大有用處。南京大學天文與空間科學學院院長周濟林介紹，以前我國開展係外行星研究，主要依靠國外空間望遠鏡所提供的數據，“中國之星”望遠鏡則為我們提供了依靠自主望遠鏡發現係外行星候選體的可能性，目前已取得了重要進展。

 

在冰穹A的天文科考，更讓中國向天文強國邁出堅實的步伐。“在國際天文學界，我們樹立了中國南極的旗幟。”崔向群驕傲地説，天文學研究無國界，以前一般都是我們主動去聯繫別人要求合作，但有了冰穹A如此寶貴的資源，包括美國、澳大利亞、法國等西方國家都積極與我們聯繫，提出條件優厚的合作計劃，這對促進我國天文學發展、提高我國國際地位都大有裨益。

 

十年，對天文學研究來説，還顯得太短。天文學家們堅信，隨著研究的深入，冰穹A一定會帶來更多驚喜。

 

決勝未來，南極天文臺址建設仍需同心協力

 

今年7月底，在西安舉行的2016年南極巡天望遠鏡973項目年會上，來自中科院南極天文中心、紫金山天文臺、南京天光所、中科院前沿科技與教育局、南京大學、國家海洋局極地中心、天津大學等單位的科研人員、管理人員濟濟一堂，就南極天文觀測的進展及科學目標展開熱烈討論。

 

在充分肯定近年來南極天文觀測成績的同時，科研人員們開始“吐槽”南極天文臺建設進度，呼籲加快項目審批。

 

王力帆介紹，2013年公佈的《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012—2030年)》(以下簡稱《規劃》)中，明確“十二五”時期，在我國科技發展急需、具有相對優勢和科技突破先兆顯現的領域中，優先安排16項重大科技基礎設施建設。南極天文臺項目位列其中。

 

《規劃》提出，南極內陸冰穹A是我國科考隊首先從地面到達和利用的地區。該處大氣湍流邊界層極薄，大氣中水汽含量極低，是地球上條件最優異的天文觀測臺址和天文研究長遠發展的珍稀資源。在南極內陸冰穹A，充分利用中國南極崑崙站的現有基礎建設中國南極天文臺，主要包括：太赫茲望遠鏡，光學和紅外望遠鏡，遠程運控系統，支撐服務系統等。該設施建成後，將開闢地球上獨一無二的太赫茲波段天文觀測窗口，為研究宇宙和天體起源、暗物質、暗能量、地外生命等科學問題提供有力支撐。

 

“但3年過去了，項目尚未啟動申報手續，更未立項。對於原本佔據主動優勢、已有科技突破先兆的中國天文科研界來説，窗口期正面臨逐漸消失的危險。”王力帆説。

 

一位不願意透露姓名的科研人員表示，重大科技基礎設施的實際進程有所滯後是比較普遍的現象，但南極天文臺建設速度過慢。

 

崔向群院士毫不遮掩自己的擔心。她告訴半月談記者，幾年前，國際天文學界因為中國在冰穹A科考進展集體鼓掌，如果我們項目進展緩慢，遲遲拿不出科研成果，最後受損失的將是整個中國天文學研究。

 

一個人的天文臺

 

半月談記者 蔣芳 邱冰清

 

作為科學研究和試驗的聖地，每年10月份，我國的南極科考隊出發前往南極，到次年的三四月份返回。在此期間，各領域的科學家們從天文、氣象、地質、地球生物等方面進行科學考察活動。

 

科學家的追星之旅並不浪漫。實際上，在南極的科考隊中，由於天文的比重很小，很多時候只有一個天文科考人員前往冰穹A。而且，在20多天的有限時間裏，要解決從硬體到軟體，從安裝、調試天文儀器到故障修理等一系列工作，困難程度可想而知。

 

2007年迄今，已經有8批次天文學家進入南極內陸開展多樣化的觀測和科研。宮雪非、李正陽、朱鎮熹，是其中的典型代表。

 

在南極科考隊當“礦主”

 

宮雪非(南京天文光學技術研究所副所長)：作為中國第25次南極科考隊中唯一的天文科考人員，我的主要任務是維護南極望遠鏡CSTAR和臺址測量艙，並安裝新的天文儀器設備，卻沒想到因為修理髮電艙，得了個“礦爺”的外號。

 

我到達冰穹A的當晚，先去看發電艙。一打開艙門，發電艙像是被火燒過了一樣。三根排氣管熔斷，煙霧沒法出來，時間長了全都噴在內壁上，滿艙都是黑灰、黑油，過濾器下方還有少量的機油泄漏，恢復的難度很大。修復發電艙，時間緊迫。

 

這項工作在家裏做，不見得非常辛苦，汽車行的修車師傅每天都在幹這活兒。但在南極，這個高海拔、低氣溫的地方，人稍微一動就很累，小事都變成大事。

 

一開始，拆卸報廢發電機就是一個艱苦的過程：一台發電機加上柴油機和安裝地板，約有60公斤重，兩三個人抬起來都很困難，何況共有6台需要拆卸。還好有其他隊友的幫忙，我們把發電機墊好木板，再把它們從集裝箱上滾下來。

 

緊接著要將艙內清理乾淨，機械師崔鵬惠建議我先用航空油來擦內艙。在1米多高的空間內，我和隊友跪著、趴著、撅著，用盡各種姿勢，在艙內爬來爬去，身上弄得烏漆墨黑。我們帶著一臉黑灰回到生活艙吃飯，大家笑了，“‘宮礦主’回來了，還雇了兩個小工”。

 

因為焦慮，我每天淩晨兩點睡覺，有時候還半夜爬起來對著發電艙發呆。如果發電艙不能運行，就意味著我這趟過來毫無意義。後來我給南京天光所的老領導崔向群打了個電話，她聽了以後果斷給我了一些建議，讓我別放棄。記得那天，廚房老張做了烙餅，還有糖果，心情甚好。説來也怪，那天之後，工作就變得異常順利，問題迎刃而解。

 

在新年到來之前，“老宮，再發動一次……起來了，起來了……發電機啟動了！”可以好好地在冰穹A上慶祝新年了。

 

南極追星“第一人”

 

朱鎮熹：我是第24次中國南極科考隊最後一位上“雪龍”號的隊員，也是第一個到達冰穹A的天文科研人員。

 

進行南極天文選址與天文觀測的一個關鍵設備是“南極天文觀測保障平臺”，它提供望遠鏡等觀測設備的電力、保障通訊、監測與遙控。它是澳大利亞、中、美三方合作研製與運行的設備。我提前兩個月赴澳大利亞，參與平臺的研製及各天文設備的聯調與試安裝。由於平臺研製的複雜與故障，臨到上“雪龍”號前，我們還在調試平臺，所以成了最後登船的人。

 

在中山站出發基地，是我感覺最辛苦的工作階段。在近10天時間裏，大量物資要分裝，我參與了滾油桶、直升機摘鉤等工作。直升機下大風吹，人體有時需要傾斜站立，數天后，嘴唇脫厚皮，人臉走形。比較危險的是，我們需要站立在集裝箱頂，捆綁木箱和安裝太陽能板，途中需要太陽能發電與澳方通過“銥星”天線聯繫和測試平臺。

 

我與同事周旭主要在冰穹A工作，儘管海拔4000多米，氧氣含量少，我與周旭都沒有高原反應。從研製“中國之星”小望遠鏡陣CSTAR開始，過去1年多，到最後階段的安裝調試，我們很是興奮，每天工作超過12小時。儘管天文安裝設備較多、任務繁重，我們也在20天裏圓滿完成任務，最後一夜通宵調試，封好艙門、照幾張照片即上車回家。

 

回到中山站，體重減了8斤。我們住在餐廳邊上，每餐過後兩三小時就餓，我每天吃5頓。

 

在離開南極的“雪龍”號上，我心裏默念“南極，再見！”只是不知是否還有機會再見。

 

“我擁有兩次遠征南極內陸史”

 

李正陽：3年前第一次來這兒，記得氣勢磅薄的冰山、絢麗多彩的極光、憨態可掬的企鵝、靜謐怡然的海灣、茫茫的白雪、不落的太陽，內陸冰蓋上幽幽的藍冰盡顯神秘。走在零下30攝氏度的雪地上，就像是被藍色的蓋子罩在白色的碗裏……

 

再次遠征南極內陸，茫茫無邊的冰雪世界和睡覺時因缺氧而被憋醒已不再讓我感到恐懼。但這次的天文科考任務一點也不輕鬆。同事杜福嘉在艙室內穿著厚重的防寒服安裝調試、排查故障，我承擔戶外安裝的所有工作。長期在室外工作，極晝的紫外線曬得我皮膚黝黑，臉上像是刷了一層古銅色，皮膚皴裂疼痛。零下40攝氏度的空氣讓我咳嗽不止，肺部經常隱隱作痛。缺氧讓我舉步維艱，巨大的體能消耗讓我體重減輕了10公斤，差點脫離微胖界。睏了累了，休息一會兒再接著幹。

 

也有堅持不住的時候。工作之餘，和年幼的女兒視頻對話，每當看著女兒不停地親手機螢幕，哭著叫爸爸，我就忍不住陷入愧疚和自責之中。在崑崙站工作的二十幾天裏，二三十個大老爺們相互陪伴，每次喝酒百感交集，情愫萬千全都化在酒裏。這時候就會想起老師在電話裏説的：你再努力一下。是的，想到那些數十年都沒回家過春節的老南極，就咬牙堅持了下來。

 

總以為這是個夢，夢醒的時候我應該是躺在老家瀰漫著炭火木香的小木屋裏，身旁是卷著被子蜷縮睡著的哥哥。老媽會推開門溫柔地叫我們起床吃早飯，老爸會在院子裏中氣十足地叫著“火塘燒好了”。然而，這個夢似乎有些長，已經有4個月之久，醒來時自己仍然睡在容納八個床舖的集裝箱裏。

 

真希望下次睜眼的時候，不用擔心紮營時零下30攝氏度的天氣和刺痛面頰的吹雪，不用再吃航空餐，可以好好洗個熱水澡。好在，當我們把南極巡天望遠鏡等安裝、維護好，可以更遠、更清楚地進行天文觀測時，就可以回家了。

 

人類打開認知宇宙的一扇新窗

 

半月談記者 蔣芳 蔡玉高

 

極寒之地成為天文“熱土”

 

人類為什麼要去南極看星星？

 

有人説，那裏的星空特別純凈，那裏的星星“不眨眼”；科學家説，那裏是地球上最接近太空的地方，特別適合探測宇宙誕生初期時産生的極短波長的輻射……

 

“如果你不到南極，那就只能上天了。”中國科學院院士、中國南極天文中心副主任崔向群説，那麼，利用南極認識宇宙、觀測宇宙有哪些獨特優勢呢？

 

——觀測時間長。每年有135天連續全黑夜，而且晴天時間高達90%以上，很容易實現4個半月的連續觀測而且達到相應的科學目標，即探測係外行星和測星震等。

 

——大氣環境甚至可以與太空媲美。南極冰穹A大氣稀薄、冷、乾燥、塵埃少，可以媲美太空環境，不只對毫米波望遠鏡，對紅外及光學波段望遠鏡都是地球上最佳的地面觀測站址。

 

——大氣湍動少，自由大氣視寧度極好。以冰穹A為例，平均風速低於2米/秒，超過4米/秒的風的情況極少，適合放置大型望遠鏡陣進行光干涉成像觀測等。

 

——干擾少。南極是地面上人工光源干擾最少的地方。

 

——南極是天空視角最大的地點，比地面其他地方都適合天文觀測，可以極大地提高觀測效率。

 

然而，完美的冰穹A也有著與之並存的殘酷。

 

李正陽曾兩次造訪南極。他告訴半月談記者，整個南極大陸永久性覆蓋著平均厚度達2000多米的冰蓋，到處是冰，無路可走，最低氣溫到過零下80多攝氏度。尤其是從中山站到崑崙站途中，走一個星期，天地連成一片，沒有任何參照物，只能依靠GPS導航、冰雷達掃描艱難行進。

 

儘管自然條件如此惡劣，世界各國南極科考的溫度卻在持續上升。美國國家科學基金會“南極天體物理學和地球空間科學”項目的主管弗拉基米爾説：“南極是一塊只專注于科學的大陸。在那裏工作非常艱苦，環境條件存在著許多限制，但同時也使一些特殊的科學研究成為可能。”

 

為人類認識宇宙

 

打開絕無僅有的“機會窗口”

 

在過去數十年裏，南極的天文觀測站已經為天體物理學的前沿研究作出了很大貢獻。

 

1998年底，美國毫米波段氣球觀天計劃(Boomerang)利用漂浮在南極洲上方的氣球作為載體，搭載望遠鏡拍攝到當時最為清晰的初期宇宙照片，發現宇宙是平坦的。

 

更具代表性的例子是，利用美國南極長週期氣球項目(ATIC)，經過10年觀測研究，中科院紫金山天文臺研究員常進與美國、俄羅斯、德國等國科學家在高能電子觀測方面取得的重大研究成果——《宇宙電子在3000億-8000億電子伏特能量區間發現“超”》。如果這一成果被進一步證實，這可能會是人類第一次發現暗物質粒子湮滅的證據，將是現代物理學的重大突破。為了進一步追尋暗物質的蹤跡，常進的科研團隊提出了研製“暗物質粒子探測衛星”計劃，得到科技部和中科院的支持。去年，名為“悟空”的暗物質探測衛星已經升空。

 

顯然，南極給人類的驚喜不會就此止步。中國科學院紫金山天文臺臺長楊戟言語之中抑制不住對南極的嚮往：“除了太空，地面上沒有第二處地方可以像南極這樣實現對太赫茲波段的觀測了。如果説射電波段是為地面天文觀測撕開了一條縫隙的話，太赫茲波段觀測則打開了一扇更為寬廣的‘窗口’!”

 

與之相似，K波段也是南極天文觀測的一雙新眼睛。“等我國的KDUST巡天望遠鏡建成後，其對紅外光的觀測將彌補哈勃望遠鏡的不足，彌補全球望遠鏡的觀測空白。而我國的AST3望遠鏡第三台準備做K波段，通過觀測宇宙遙遠天體的紅移，有助於暗能量的研究。”中國南極天文中心主任王力帆説。

 

仰望星空，擁抱一個更遼闊的空間

 

現代天文學最重大的課題——“兩暗一黑三起源”，是追求探索其中隱藏著的有關宇宙起源和生命起源的終極答案。

 

近年來，發達國家對天文學越來越重視，不惜耗資數億美元乃至數十億美元建造各類大型天文觀測設備。多國科學家已在規劃和建設地基巨型光學-紅外望遠鏡項目。

 

“毫無疑問，宇宙和生命的起源與演化是全人類共同關心的重大問題，同時是高技術的創新源頭之一，將對基礎科學乃至人類文明進步帶來深遠影響。”崔向群説。

 

然而，當下的我們，總還會有一個追問：這些終極命題究竟會對普通人的生活産生什麼影響？

 

科學家們認為，一個新的科學發現，總會給人類社會帶來無法預估的發展。百年前電磁波剛被發現的時候，也沒有人知道會給人類帶來什麼，但是現在不管是電視機還是行動電話，都與電磁現象有關。“現在的我們大概不會比一百年前人們剛發現電磁波時候的想像力好太多，引力波到底能多大程度上改變人類的生活，或許要下一代甚至下下一代人去體會。”中科院高能所研究員張新民説。

 

仰望星空，人類可能超越個人、國家、民族，去擁抱一個更遼闊的空間。

 

世界大國角逐南極天文場

 

半月談記者 蔣芳 楊紹功

 

從科學角度來看，南極內陸有四個最有價值的點，即極點、冰點(氣溫最低點)、磁點和高點，是大國必爭之地。

 

作為全球天文學研究的一個重要陣地，南極天文學最早是從發現隕石起步的，它開始於1912年，已經有了一個世紀的發展歷程。

 

在過去的幾十年，尤其是近10年以來，一些國家在南極相繼建立天文觀測站，開展從光學觀測、射電觀測、宇宙微波背景輻射觀測到中微子觀測等多個領域的研究。南極天文學已經成了天文學領域的一個耀眼的分支。

 

目前，美國在極點建立了阿蒙森-斯科特站，俄羅斯人的東方站位於冰點，法國在“南極磁點”建立了迪蒙·迪維爾站。此外，冰穹C是法國、意大利聯合建設的協和站，日本在冰原上第二高的冰穹F建立了富士站。我國則在冰蓋高點冰穹A建立了崑崙站，依託崑崙站的現有基礎建設，極端環境下的天文、物理、冰川實驗都可以開展。

 

實際上，一方面，受內陸站的越冬能力所限，另一方面，受各方面補給能力所限，大國雖然已經搶佔了四個重要的“點”，但天文科研開展的程度不一。

 

美國在1998年底實施的南極毫米波段氣球觀天計劃，獲得了清晰的初期宇宙照片，得出了宇宙是平直的觀測結果。協和站和阿蒙森-斯科特站目前進行星系演化、暗能量等方面的觀測與研究。

 

中國的崑崙站在不斷趕超中。2011年，中國第28次南極科考隊中的天文科考隊員在冰穹A成功安裝了南極巡天望遠鏡AST3-1。這臺望遠鏡是中國自主研發的首臺全自動無人值守望遠鏡，也是目前南極內陸最大的光學望遠鏡。

 

位於南極內陸冰穹C的法國、意大利的協和站，冰穹F的日本富士站等，近年來在天文觀測和科研方面則進展緩慢，甚至陷於停滯。

 

科普連結：

 

●極點(地理極點)：

 

阿蒙森-斯科特站——美國

 

唯一位於南極點上的科學考察站是美國的阿蒙森-斯科特站，以最早到達南極點的兩位著名探險家阿蒙森、斯科特的姓氏命名，花了12個夏天才建成。可以容納150名科學家和後勤人員，所有建築材料都用LC-130大力神飛機運送。

 

●冰點：東方站——俄羅斯

 

建立在世界寒極的科學考察站是俄羅斯東方站，它是最靠近南極點的一個考察站，建於1957年。1983年7月21日實測最低溫度為零下89.2攝氏度，被稱為南極的“寒極”。

 

●磁點(地磁極點)：

 

迪蒙·迪維爾站——法國

 

地球磁軸與地球表面相交的兩點，即地磁南極和地磁北極，南極磁點即為地磁的南極。1954年8月，法國在南極磁點設立“迪蒙·迪維爾”常年科學考察站。

 

●高點：中國南極崑崙站——中國

 

中國南極崑崙站于2009年1月27日建成，位於南極內陸冰蓋的最高點冰穹A地區。崑崙站的主體建築內部由11個工程艙拼成，科考站分為內部功能倉與外部保溫層兩部分。中國南極崑崙站站區計劃總建築面積558.56平方米。考察站建成後，我國將有計劃地在南極內陸開展冰川學、天文學、地質學、地球物理學、大氣科學、空間物理學等領域的科學研究，實施冰川深冰芯科學鑽探計劃、冰下山脈鑽探、天文和地磁觀測、衛星遙感數據接收、人體醫學研究和醫療保障研究等科學考察和研究。(專題策劃：新華社江蘇分社 編輯：許中科)