冷湖“不冷”：我國之世界級天文臺呼之欲出

　　天文臺的選址從某種程度上決定了觀測的質量。在今天舉辦的推進“青海冷湖國際一流天文觀測基地”建設發布會上，記者獲悉：中國科學家在青海冷湖地區發現國際一流光學天文臺址——冷湖天文觀測基地，未來它將成為東半球一處世界級天文臺址。現場，中科院國家天文臺、青海省科技廳和海西州人民政府共同簽署了青海冷湖天文基地共建合作協議。

　　光學/紅外天文觀測臺址是極其寶貴的戰略性資源，關系到天文觀測、航空航天、大氣光學等多個重點領域的發展。目前，全世界公認的最佳觀測臺址為智利北部山區、美國夏威夷莫那卡亞峰以及南極內陸冰穹地區。

　　冷湖位于青海省海西州西部無人區，因境內呼通諾爾湖而得名。“夜晚無云、無光污染、空氣透明度高以及視寧度好是光學天文臺址的必備條件，世界上具有優良的光學天文觀測條件的臺址屈指可數。而現在的測量數據表明，冷湖臺址是‘世界級臺址’，具有優良的光學天文觀測條件。”中國科學院國家天文臺研究員趙永恒表示。

　　除了無可比擬的優秀條件，冷湖臺址的選擇還填補了天文研究的一個空白。“對天文學研究而言，冷湖的地理位置最為重要。因為其它幾個頂級臺址都處于西半球，如果一個重大天文事件發生在西半球的白天，我們將錯過重大科學發現的機遇。這個臺址突破了長期制約天文、行星科學、空間科學和其它相關領域發展的一個瓶頸。”中科院國家天文臺研究員鄧李才強調。

　　海拔高、干旱少雨、人口密度低、電磁寧靜、空氣水分含量低、云量覆蓋少、日照時間長……事實上，上世紀80年代中國天文資源普查時，憑借得天獨厚的優勢，地處青藏高原的冷湖就進入了中國天文學家的視線。但之所以遲遲沒有付諸選址行動，是因為當時的判斷是冷湖不適合建設天文臺。“冷湖地區比鄰塔克拉瑪干沙漠，加上本地的地貌特征，在沒有實地考察的時候，天文學家們認為冷湖不適合。”鄧李才解釋。

　　不過，后來的實地考察和監測數據改變了天文學家們的看法。“風沙是隨高程指數下降的，只要域內存在高山，是可以重新考察的。”鄧李才介紹，開始選址工作前研究團隊對冷湖境內的賽什騰山區進行實地考察后發現，這座山的山峰高達4500米，在20公里的距離內相對柴達木盆地有1500米高差，完全可以避免沙塵的影響。于是，自2018年1月啟動了青海冷湖地區的天文選址工作，建成了關鍵參數的測量平臺，并進行了連續3年的監測。

　　最終的結果讓選址團隊很是驚喜：綜合衡量，冷湖臺址與國際最佳天文臺址夏威夷莫那卡亞峰和智利各天文臺相比基本持平。

　　以視寧度（望遠鏡顯示圖像的清晰度）為例。冷湖賽什騰山C區（4200米標高點）的視寧度中值為0.75角秒。具體來說意味著什么？角秒是度量角度的單位，1角秒等于1/3600度，人的肉眼難以觀察到。視寧度中值小于1角秒即可被視作進行天文觀測的理想數值，而冷湖地區的視寧度中值只有0.75角秒，這個參數與國際最佳臺址同期數據大致相同，全面優于其他臺址，也表明冷湖的大氣穩定度極好。

　　不僅如此，在紅外觀測條件上，冷湖賽什騰臺址的可沉降水汽指標是所有國際一流臺址中最為優越的，它對“物質起源”和“生命起源”等極端科學目標的研究非常重要；在夜間溫度起伏指標上，冷湖的這一指標的中位數是2.4度，就像一個恒溫器一樣，一入夜溫度就不怎么變化了，這就為空氣凝聚創造了良好條件。

　　“與其他世界級天文基地相比，冷湖臺址所具備的優勢是綜合的，一是其地理位置和便利的交通運輸等保障條件；二是這個臺址填補了國際優質天文臺在地理分布上的空白。”中科院國家天文臺臺長、中科院院士常進表示，這些優勢對于開展天體物理前沿領域的原創性探索極其重要。在我國，光學天文設備發展相對滯后，其原因之一就是缺少可以支撐大型設施的臺址。相信冷湖臺址將助力我國天文學家在相關領域技術發展和原創性科學研究上取得突破。

　　“智利充分發揮自身資源優勢，將發展天文作為國家戰略大力推動，吸引了眾多頂尖天文科學重器在智利落地，為智利贏得了前沿研究、社會經濟等方面的巨大發展機遇和空間。”在中科院副院長張濤看來，冷湖臺址的光學觀測條件比肩國際一流大型天文臺。“這一臺址的確定突破了長期制約我國光學天文觀測發展的瓶頸，為我國光學天文發展創造了重要機遇，也為國際光學天文發展提供了寶貴的戰略資源。”

　　據了解，冷湖天文觀測基地目前已經有中國科學院國家天文臺、中國科學院紫金山天文臺、中國科學技術大學、中國科學院地質與地球物理研究所、清華大學、西華師范大學6家科研機構及高等院校的8個項目，共計27個光學望遠鏡在建設中，到2022年底會有32個望遠鏡建成運行，屆時將成為亞洲最大的天文觀測基地。

　　以“中國科學技術大學——紫金山天文臺大視場巡天望遠鏡”項目為例，目前其基礎建設已經完成，望遠鏡將于2022年開始安裝并投入天文觀測，屆時有望成為北半球光學時域巡天能力最強的望遠鏡。大視場巡天望遠鏡科學目標主要包括兩個方面：第一是觀測和研究宇宙中所有光度變化的天體，包括大家熟悉的引力波電磁對應體、黑洞、超新星等，發現和探索各類新天體、新現象，揭示和解決這些天體變化的物理起源；第二是觀測和研究宇宙中位置變化的天體，包括開展太陽系全景普查和近地小行星搜尋等，研究太陽系如何形成和演化，開展近地小行星風險評估和防御研究，服務于國家安全和國家深空探測戰略需求。

　　“冷湖是一個可以承載我國天文和相關學科發展未來的臺址，同時冷湖觀測基地也會極大地促進青海省海西州區域內社會經濟的發展。”鄧李才介紹，目前簽署落地協議的望遠鏡項目，囊括了我國高校和科研機構正在研制和規劃的絕大多數項目。