本文是为三联书店刚刚试刊的《新知》杂志所写的一篇文章的原稿，向读者介绍一下我的一次天文观测之旅。《新知》是一本以知识特别是科技为主的杂志，我拿到样刊翻了翻，觉得相当不错，当然是否能找到合适的读者群，还有待市场的检验。本文比较长，因此这里分三次放到网上。限于篇幅，杂志里的文章经过一些删节，用的图也有所不同。

飞机离开悉尼向西飞去，透过舷窗，可以看到荒无人烟的山脉从机翼下掠过，上面是茂密的丛林，还有延伸上百公里的悬崖峭壁和峡谷，这就是澳大利亚著名的蓝岭。渐渐地，山脉和丛林被抛在后面，代之以起伏的丘陵、草地或农田。我向外眺望着，不知道要去的这个帕克斯(Parkes)到底是个什么样子。

我去帕克斯是为了用那里的射电望远镜进行观测。天文学是一个相当国际化的学科领域，世界上大多数天文望远镜都是向全世界天文学家开放的。虽然拥有望远镜的单位对本单位或本国的科学家会给予更多优先权，但几乎每一个大型望远镜都有一些观测时间被分配给来自国外的申请。望远镜时间分配委员会定期进行评审，根据每项申请在科学研究上的价值和技术上的可行性打分、分配观测时间。帕克斯有一台64米口径的射电望远镜。这台望远镜的年龄比我还大，是1961年建成的。经过不断地升级改造，现在这仍是一台非常强有力的射电望远镜，还在不断产生着新的科学成果。

飞机在一个小城镇着陆了。我下了飞机走到机场外，也许因为只有我一个人是亚洲人面孔的缘故吧，站在那里的出租车调度毫不犹豫地走上来指着一辆车对我说，Mr. Chen,那是你的车。车是帕克斯天文台帮我预订的，司机是个六十多岁的老头，他上来就递给我一把名片，说请我回中国时帮着宣传宣传。名片上有照片，是位手抱吉他、戴着墨镜、打扮得挺酷的名叫亨利的歌星，在车上聊了一会儿我才明白原来歌星就是这位老司机先生。

为了让我看看市容，亨利开车穿过帕克斯市区，这里还挺兴旺的，有不少的时装店、咖啡馆等。他告诉我，这里一度有过淘金热，金子采完之后以农业为主。帕克斯是19世纪的一个政治家，号称“澳大利亚联邦之父”，在淘金热时代曾来这里做过一次演讲，后来本地人就将此城改名为帕克斯了。我问他演唱些什么歌曲，他说他自己写一些歌，另外他也喜欢演唱猫王的歌。帕克斯市以猫王节著称，每年一月份（澳大利亚的夏季）世界各地的猫王爱好者们会聚集到这里，打扮成猫王的模样，演唱他的歌，以纪念这位早逝的天才，到时不仅旅馆爆满，而且还会有很多房车，草地上也扎满帐篷，非常热闹。

车子驶出帕克斯市，又开了半个小时，我们远远地看到那巨大的白色天线了。上世纪50年代，澳大利亚决定建一台大型射电望远镜，尽管当时大多数射电天文学家们住在悉尼附近，而当时从悉尼来这里还要花不少时间，但是考虑到悉尼发展很快，将来城市产生的无线电干扰可能是很大的问题，他们还是毅然决然的选择了当时还相当偏远的帕克斯。这是一个非常正确的决定：如果选在悉尼市郊，我们今天就不可能再用这台望远镜进行观测了。

车子驶下高速公路，沿着一条较窄的路开了一会儿，来到一道铁门前，上面写着帕克斯天文台，两边是木栅栏，亨利自己下车把门推开，车子又向前开了一小段距离，停在一座平房前。亨利告诉我到了，这就是来观测的天文学家所住的宿舍，他帮我把箱子拎下车，就开车离去了。

我走到门前按门铃，铃响了，但里面没有任何动静。门上有密码锁——大部分来的天文学家都不是第一次来，他们知道密码而我却不知道，帕克斯天文台的人也没想起预先告诉我。这是星期天的下午，南半球的春天，阳光暖暖地晒在身上，一些蜜蜂和苍蝇在周围嗡嗡地飞着——澳大利亚的苍蝇特别多，尽管那里的环境挺干净的。我绕着房子转了一圈，在房子背后找到了一扇没有锁的门，推开之后是洗衣房，门内写着“别忘了锁门”——幸亏还是有人忘了。从这里我终于进入了观测者宿舍。宿舍的一半区域是客房，有两个走廊，入口处都有厚重的大木门，上面用英文写着“任何时刻都可能有观测者在睡觉——请勿在此区内交谈或打电话”。另一侧则是生活区，有装备齐全的厨房，宽敞的餐厅，还有一个会议室和一个图书室。在厨房门口的一块白板上贴着一张纸，上面有来访的天文学家的名字，到达和离去的时间以及分配的客房，我的名字也在上面，分配给我的是6号客房。客房里有床、桌子、衣柜，厕所和浴室则是共用的。我已经很累了，于是先睡了一觉。醒过来后已是傍晚，走到厨房，拉开冰箱，看到里面有一些放好了食物的盘子，每个盘子的保鲜膜上都已写好了人名，热热就可以吃。我拿起标着“Chen”的盘子，今天的晚餐是意大利面条。这里的微波炉上有专门的金属网罩，以尽可能屏蔽微波对一公里外的射电望远镜的干扰。

吃饭时，一个小伙子从外面走了进来。他自我介绍是牛津大学的研究生丹尼，为这望远镜研制了一台新的数字相关器，正在这里进行调试，我们也将使用这一设备。他告诉了我房子的密码。吃完饭，我向望远镜方向走去，我们的观测明晚才开始，今夜没有事情，只是熟悉一下环境而已。从宿舍到望远镜有大约一公里的距离，是一条笔直的林荫大道，大道的一侧是一片草地，另一侧隔着铁丝栏是无边无际的麦田。黄昏里，一群袋鼠在路两边吃草，远远看到有人来，先是站起来眺望来人，待人走近了就用两条后腿蹦跳着翻过铁丝栏逃进麦田了，在很远的地方还可以看到它们的头在麦田里一跳一跳地出没。

路边的袋鼠

回到宿舍，为了给明天的观测做好准备，我开始阅读望远镜操纵手册。现代的天文望远镜大多有比较自动化的计算机控制系统，操纵并不难，一般高中毕业生稍经培训就可以胜任。世界上大部分天文台都雇有专门的观测助手，他们并不需要有很多天文知识，但熟悉如何操纵望远镜，并了解望远镜的状态和癖性，来观测的天文学家只需把观测计划交给他们，由他们负责操纵望远镜即可。对于常规的观测，甚至无需亲自到望远镜那里去，只要提交了观测计划，事后下载数据就行了。但是，帕克斯望远镜却是个例外，虽然过去帕克斯也曾有过专门的操纵员，但也许是为了节省开支，现在却没有了，要进行观测的天文学家需要亲自来动手观测。

二战时澳大利亚作为英国的属国，有不少科学家参加了雷达的研究，战后他们转行搞当时刚刚兴起的射电天文学，因此澳大利亚从一开始就站到了射电天文学研究的前沿，许多早期著名的射电天文学发现都是澳大利亚科学家做出的。到了50年代后期，美国、英国都开始建造大型的射电望远镜，澳大利亚也决定建一个大型的射电望远镜。由于当时澳大利亚的工业还不发达，因此这台望远镜的结构设计是英国做的，而制造则是由西德的一家公司完成的，只有土建承包给澳大利亚本土的公司，从开始设计到建造完成仅用了短短五年时间。澳大利亚天文学家用它做出了许多重要的发现，很多南天的射电源的编号上都以PKS(帕克斯)开头，可以说它是当时澳大利亚科学的象征，它的照片甚至还上过澳大利亚的钞票。

帕克斯64米望远镜

从技术上说，这台望远镜有一个设计得非常巧妙的地方。各种天体都会随着地球的转动而东升西落，因此在观测时要始终对准跟踪一个天体，望远镜必须跟着转动。这一转动的轴与地球转动轴的方向平行（在北半球，就是北极星的方向），相对于地面是倾斜的，倾角等于当地的纬度。对于小望远镜，这不是什么大问题，倾斜就倾斜好了，因此很多小型的光学天文望远镜采用这种“赤道式”设计。但是，射电望远镜的尺寸远大于光学望远镜，对于帕克斯望远镜这样重达上千吨的望远镜，要让倾斜的轴带动望远镜转动就太难了。解决这一问题的办法是，象炮塔一样，设垂直和平行于地面的两根轴，通过同时转动这两根轴，让望远镜指向所需的位置。对于现代的望远镜来说，这不成问题，因为现代的电子计算机可以随时计算出这两根轴应该转动到什么位置，换句话说，完成从天球赤道坐标到地平坐标的转换。但是在建造帕克斯的年代，计算机还是稀罕的庞然大物，而且运算速度也不快，不可能用在望远镜上，那么如何随时算出这两个轴应转动到多少度以保持准确跟踪呢？帕克斯望远镜的设计者用一个很简单的办法解决了这个问题：在望远镜两个转动轴的交叉处造了一个小的赤道式望远镜（当然不是真的望远镜，只是徒有其形而已），需要跟踪的时候通过转动赤道转轴，可以很容易地把小望远镜指向正确的位置，然后再通过机械装置，让大望远镜的两个轴转动到使大天线主轴与小望远镜对齐的位置上。这样，用当时的技术就实现了快速准确的跟踪。想出这个主意的是英国著名的发明家瓦里斯(Barnes Wallis)，他有很多新颖的发明，包括设计二战中著名的威灵顿轰炸机。不过，他最有名的发明是在二战中，想出了用类似打水漂的跳弹投弹方式摧毁德国的水坝。

塔楼三层的手动控制面板

次日早上，我走到设在望远镜旁的一排平房里的办公室报到。按照要求，我完成了两个培训，一个是安全培训——主要是念安全须知，另一个是望远镜操作培训。我已读过操作手册，但还需要有人带我到现场看一遍。一位工作人员领我走进了望远镜下的塔楼。塔楼分三层，一层除了厕所和储藏室外，有一个小厨房，里面有冰箱、热水器、咖啡机，还有一些饼干。他叹了口气，说这里以前给值班的天文学家们准备了许多好吃的点心，但是帕克斯望远镜就要改造成通过远程控制操纵了，以后天文学家们不必来这里了，因此现在点心也没几样了。二楼有一个可以开电话会议的会议室，还有一个控制室，里面有一排计算机屏幕，观测的天文学家就在这里值班，通过计算机控制望远镜。这里还贴着一张电话号码表，上面是每天轮值的工程师和驻站天文学家名单和号码，我们在培训中被告知，遇到各种情况时该给谁打电话。三楼放着一排一排的机柜，这是这台射电望远镜的五脏六腑：不同频率和类型的接收机和数字相关器。这里还有手动操纵望远镜的控制面板。这次培训的主要内容就是如何用手动控制完成最简单也是最重要的两个操作：启动望远镜和停放望远镜。这主要包括按顺序按动几个按钮，要等着望远镜慢慢移动到位，相应指示灯亮起后，再按动下一个按钮。这项内容学完，我就算有操作望远镜的资质了。然后我们从这里爬上了更上面一层的户外平台看看望远镜，这是望远镜天线的支撑平台。几位技工正在天线上进行一些维修，我们的观测将在晚上开始。这一次，我们有六天的观测时间，每次观测都安排在晚上。

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