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望远镜的南极旅行

已有 2840 次阅读 2012-2-9 16:25 |系统分类:博客资讯| 望远镜, 旅行


20111216日,第28次南极科考内陆考察队浩浩荡荡向南极冰盖最高点冰穹A的昆仑站进发,开启了漫长而艰辛的南极内陆冰盖之旅。中国南极天文中心的科考队员和物资随队出发,这是中国南极天文中心第五次参加南极内陆天文科考。

本次南极内陆科考共有4名天文队员参加,分别是来自国家天文台的胡义及南京天文光学技术研究所的杜福嘉、张毅和李正阳。在此之前的四次南极内陆科考队伍中,每次参与的天文队员都仅有1~2位。而此次科考中除了天文队员队伍有所壮大外,随他们一起出征南极的还有一个神秘嘉宾——第一台南极巡天望远镜(AST3)。 

据了解,安装AST3望远镜也是胡义等人此行的主要目的之一。


陆地上最好的天文台址

2010年的第一天,第26次南极科考队队员、中国南极天文中心副主任、天津师范大学教授商朝晖参加了一个让他印象深刻的生日聚会。

相比平日,这个聚会没有什么特别的菜肴,只是用餐时候食物多了一些,但这对于每天消耗物品都有定量的科考队而言已是破例。最特别的也许要数生日蛋糕了,队员们用脸盆装满雪,然后将成型的雪块扣出来,用这个来祝福寿星们。

这一天,为了庆祝新年的到来和几个队员的生日,商朝晖所在的科考队放缓了从中山站向昆仑站进发的步伐,放了一天假。

从中山站到昆仑站,有1200多公里的距离。科考队员们借助雪地车还需要花上两周左右的时间才能完成这段路途。曾经走过这条路的商朝晖还记得,路上留着之前科考队的车辙痕迹和其他指示的标记。正是这些,才使得科考队员们在茫茫的雪地里长期行驶而不会迷失方向。

抵达昆仑站之后,天文队员们将会在冰穹A开展为期20天左右的工作,之后便要返回中山站。

谈起天文学与昆仑站的渊源还要从2004年忆起。2004年,澳大利亚天文选址小组发表一项研究结果称,位于南极的冰穹C区域具有寒冷干燥、水汽含量低、大气透过率高等特点,在极夜可进行约4个月的连续观测。因此该研究小组认为南极有地面上最好的天文观测条件。该结果发表后引起了国际天文界的广泛关注。

而凑巧的是,2005118日,中国南极科考队率先登上被称为人类不可接近之极的冰穹A。记者通过中国南极天文中心的相关负责人了解到,冰穹A是一个绝佳的天文台址,与冰穹C相比,冰穹A作为南极大陆的最高点,海拔4093米,冬季最低气温可达零下80度,大气极为干燥,地势开阔,综合观测条件优越,是目前国际天文界广泛预测的地面上最好的天文台址。

中国南极科考队在2009年于第25次南极考察时,在冰穹A地区建立了中国第一个内陆考察站——昆仑站,为包括天文在内的各项科考工作提供工作环境。目前,中国南极天文观测站已经经过4次内陆科考的建设和维护。


天文学家在南极

我们到了那里做的更多的是体力活,而不是大家想象中那种传统的科研工作,当被问及在南极从事科研工作有什么特殊的体验时,商朝晖说。

他告诉《科学新闻》,当科考队抵达中山站之后,队员们首先所要做的就是将物资搬运到雪地车上,然后向昆仑站出发,开始长达数十天的路途。由于行程紧张,在路上大家也只是专注于开车,并没有什么时间休息。

我们在船上的时候就已经开始投入准备工作,比如说看说明书、检测设备等。商朝晖这样说。

据了解,从2007/2008年第24次南极科考开始,中国南极天文中心便对冰穹A地区进行了天文台址参数的测量和研究。第24次科考队安装的主要科学仪器包括:南极内陆自动天文观测站(PLATO)、中国小望远镜阵(CSTAR)、亚毫米波太赫兹望远镜(Pre-Heat)、 天光云量测量仪(Gattini),高塔自动气象站(DASLE)和表面层非多普勒声雷达(Snodar)等。在此后几次南极科考中,天文队员们的主要工作任务除增加一些相关的仪器设备外,还要对之前的仪器设备进行维护和修理。

据商朝晖介绍,在南极特有的极端环境下,仪器设备在一年的运行中难免会出现各种各样的问题。因此,有时候天文队员更像是技术工人,比如维修、换装发电机这些以前没有做过的事情,他在南极都得了体验。

他还告诉《科学新闻》,在南极开展天文工作最大的问题是能源。因为能源缺乏,要求所有消耗都必须降到最低。我们一直试图在技术上降低仪器和设备的功率。此次我们为AST3配备的电脑每台功率约40瓦。今后我们还将进一步深化这项工作。

在外人看来,南极大陆是一个充满吸引力的地方,但对于科研工作而言,却有着重重考验。而在商朝晖的心目中,这一切都在预料之中。他告诉《科学新闻》,这是因为在出发之前已经做了足够的功课,所以并没有过多的惊讶。

从出发到回到中国,整个南极科考需要花费近半年的时间,科考队员们的春节基本都是在南极过的。商朝晖告诉《科学新闻》,当年自己的春节是在中山站度过的,假期也就一天而已。大家一起包饺子,吃年夜饭,第二天就又开始抓紧时间投入到后期工作中。因为根据洋流的季节性,到了三月份就必须返航,所以科考的时间都比较紧张。

而对于还在路上的第28次南极科考队员们而言,由于今年春节比往年早,所以他们将会在中山站——昆仑站往返的途中度过2012年春节。


AST3落户南极

据介绍,AST3是继CSTAR之后计划在冰穹A安装的又一套光学望远镜,是中国自行研制的第一台全自动巡天望远镜。整个AST3共有三台天文望远镜,望远镜有效口径为50厘米,为大视场巡天望远镜。此次胡义等人即将安装的天文望远镜为第一台。除做台址测量外,AST3还将有更重要的科学产出,其中包括获得南极冰穹A天文精确测光,研究Ia型超新星和宇宙中的暗物质、暗能量;搜寻系外行星;发现瞬变源和特殊天象等。

事实上,虽然此次仅是将三台望远镜中的一个安放在南极,但对于4名天文队员而言这个工作并不容易。在仅仅20天左右的时间内,只有4个人要完成这样的工作实属不易。这样的工作即使在平原进行,也要许多人共同参与才能完成,更何况是在海拔4000多米的高原地区,且气温极低。在商朝晖看来,4名天文队员的身上肩负着巨大的压力。

据了解,AST3项目的这个望远镜镜筒长3米,预计安装完成之后整体高度约4米。

据中国南极天文中心主任王力帆介绍,AST3望远镜项目将开展未来大望远镜项目——2.5米昆仑暗宇宙巡天望远镜(KDUST)项目的预研工作。

从视场、分辨率、连续性上来说,南极的观测环境非常接近太空。而在经费投入上,在南极开展望远镜项目仅需要太空项目的四分之一。王力帆这样告诉《科学新闻》。

此外,随着近些年来中国在南极开展的天文项目越来越大,对于仪器的技术水平和南极科考水平也提出了越来越高的要求。商朝晖告诉《科学新闻》,虽然中国南极科考的各种水平在近年来得到了很大的提高,但是要开展接下来的大项目还需要更大的运载能力。比如,以目前中国的科考运载能力还无法承载KDUST这样大项目的运输问题。商朝晖说。


本刊记者 闫岩




(第24次南极科考队安装的中国小望远镜阵(CSTAR)。商朝晖/图)






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