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西藏阿里:世界屋脊上的天文台

发布时间:2021/08/14 科技 浏览次数:38

何处觅星光?

选台址可能是天文领域中最艰苦的工作之一。城市快速发展,灯光污染、空气污染等都对天文观测造成影响,天文学家也将目光投向了条件更好的西部。2003年,国家天文台部署启动了重大科研计划——中国西部天文战略选址,针对我国西部地区潜在的优良天文台址进行考察和选择。

 

除去对地形、地质、运行支撑等天文选址需要考察的内容外,台址选择还需考虑诸多天文观测的相关影响因素,包括晴夜数、视宁度、气象条件等……我国现代夜天文光学观测台址发展至今,诸多优秀台址破土动工,新的中大型望远镜即将落户!

选址最初,选址队利用全国地面、探空气象数据开展远程研究,继而开展实地踏勘,并进行短期测量,最终选择固定台址进行长期测量。基于前期全国范围的远程研究和踏勘考察,天文学家选择了新疆帕米尔高原卡拉苏和西藏阿里地区物玛建立观测站,用气象站、全天相机、视宁度仪、云量仪、水汽仪、夜天光仪等设备开展监测。

2002-2004年,选址队收集整理了中国西部地区的气象资料,包含西藏、新疆、青海、云南、甘肃、内蒙古,并结合卫星云图,通过资料分析和实地考察,2005-2006年开始在两个站址开展长期测量,包括新疆帕米尔高原的卡拉苏和西藏的物玛。

2005-2006年一期选址监测结果显示,物玛的云量和水汽条件优于卡拉苏,具备与国际优秀台站可比拟的观测条件。2008-2010年再次对物玛点实施了二期选址监测,确认其可用夜75%、水汽含量1.0mm左右、视宁度优于0.8″的优良观测条件。

 

历经近十年的选址历程,西部天文战略选址的长期推进取得了丰富的成果和研究积累。按照国际选址常规,深入选址工作需搭建高端选址设备和小型望远镜设备,通过科学观测和实际运行验证台址条件,避免大型望远镜设备直接投入的风险,意味着需启动基础设施的初步投入和台站建设,开展更加广泛的与国际优秀台站观测条件的比较定位。通过切实考察可行的台址条件,2011年在西藏阿里地区狮泉河镇以南的山脊搭建了选址观测平台——阿里站。

阿里站地处藏西南优良区域中的较好位置,具备便利的交通、供电和通讯条件,便于支撑选址监测和望远镜观测运行。2012年4月国家天文台召开的西部选址东亚核心天文台联盟评估会上,来自中国大陆、台湾地区、日本、韩国和法国的资深专家组成的专家评议委员会一致肯定了西藏阿里站选点处于优良区域的较好位置,委员会认为阿里地区西南部是非常有发展前景的优良天文台址,现有的结果已暗示藏西南将有望成为世界上最好的红外、亚毫米观测地点之一,其地理经度和海拔高度对于天文观测研究具有独特优势,以国际标准化设备进一步优选最佳天文台址,对于通用性的天文观测和东亚地区合作都将起到重要的作用。

2012年9月美国SCIENCE杂志专题报道了阿里站——“世界屋脊上立起的世界级天文台”。2013年6月,国际天文学联合会主席海部宣男带队考察了阿里站,给予了积极的肯定和评价,海部认为阿里站是世界水平的优秀天文台址,中国科学院和国际社会都应给予大力支持。

阿里站(北纬32°19′18″,东经80°01′39″),海拔5050-5350米(A1、B1、C1点),纬度在北纬32°附近,经度上处于全球望远镜分布空乏区,其地理经度和海拔高度对于天文与空间观测具有独特优势。

基于2013年6月-2014年10月间的测量统计结果,阿里站夜间视宁度0.8″左右,全晴概率64%,可用概率81%;大气水汽含量1.0mm左右,水汽条件优于美国莫纳克亚和智利阿玛逊斯山;常年气候干燥,降水少,对于红外及亚毫米观测具有明显优势。基于2016年探空观测和数值模式的结果,阿里站的视宁度中值在0.5″以下,大气水汽含量中值2mm左右。综合来看,阿里站处于国内天文观测条件的优良区域,与国际一流台址的综合条件相当。

阿里站晴日数多、透明度高、水汽含量低、视宁度好,是极其宝贵的空天科技与国防战略资源,绝佳的观测条件和优势的地理位置得到了空天专业领域和国防应用领域的极大关注,相关考察与落地项目纷至沓来。观测平台建设已向东面坡地拓展布局,高能宇宙线和亚毫米波大型观测装置计划已在临近区域选择海拔6000米的台址,以“量子隐态传输”“原初引力波探测”“空间碎片监测”为代表的“小工程、大科学”探索研究,正逐步转向“大工程、大科学”发展模式。