进行太空观测,巨型天文望远镜是必不可少的仪器设备。相对于发射探测器远赴太空,或者在地球轨道上布设太空望远镜,在地球的表面架设巨型望远镜,无疑投入相对较少,操作也更为便利,但有一个劣势,那就是会时刻受到云层以及大气的影响。所以,在地球上寻找合适的地点,来建造大型天文望远镜,成为世界航空航天大国所要研究和解决的重要课题。
目前,智利的阿塔卡马沙漠,拥有世界上超过一半以上的大型天文台,因为这里的山地高原非常适合天文观测,具备着海拔高、湿度低、云量少等优势。而其余的天文台,则主要集中在夏威夷和摩洛哥海岸附近的加那利群岛。由此可见,目前世界上的大型天文观测设备,都集中在西半球。
青藏高原建造大型天文台的优势
将世界上最好的天文望远镜,都集中在一个半球,会存在着一个重大的问题,那就是天文学家们无法有效地监测快速演变的天体运行状态。比如,如果在智利的研究人员,发现一颗巨大的小行星快速接近地球,那么只能在地球旋转到一定位置,阿塔卡马沙漠天文台正面朝向小行星时,才能准确监测到小行星,而如果地球旋转到另一侧,那么对于这颗小行星的观测,则处于一个“盲区”的状态。
长期以来,地球整个东半球都被排除在世界“旗舰天文台俱乐部”的范畴。但是近年来,我国天文学家们将目光瞄向了青藏高原,这是世界上潜在的一片大面积的天文“地产”。
在地面上进行天文观测,面临的主要问题就是空气状态,一方面大气会扭曲光线,使得观测结果出现不同程度的失真。另一方面,当空气中的水汽聚积程度较高,就会形成厚度不一的云层,也会阻挡望远镜的观测视线。所以,进行天文观测时,除了将望远镜发射到地球上空一定高度的地球环绕轨道以外,如果要在地面上选择观测地点,那么首先的要求就是要尽可能的高,从而最大限度减少大气层的影响。所以,青藏高原则成为填充地球天文观测东半球空白的主要候选者。
青藏高原的面积约为250万平方公里,覆盖了我国西藏自治区的全部以及青海、甘肃、四川、云南、新疆维吾尔自治区的部分地区,另外还向南向西延伸到尼泊尔、不丹、印度、巴基斯坦等国家。青藏高原平均海拔4000米以上,是世界上海拔最高的区域,因此得名“世界屋脊”和“第三极”之称。
青藏高原与西半球的主要天文观测地相比,同样具备高海拔、干燥空气和晴朗天气等特征,而且优势可能更大,因此具备成为全球太空观测新中心的基本条件。
一颗冉冉升起的天文之星
要想确定最合适的天文观测台地址,必须要实地踏查和检验。在2018年时,我国的一个研究团队,登上了青海冷湖镇赛什腾山的峰顶,同时利用直升机将相关材料和工具运送上去,利用一段时间建造了一个简单的观测站。
这个观测站点的海拔大约为4700米,视野非常开阔。另外,在衡量天文观测效率的两个重要指标中,冷湖镇赛什腾山的“表现”相当优异。一个是云层出现的几率,这个值越低越好,冷湖镇只有30%的几率有云出现,与智利和夏威夷的天文观测台相似。第二个是光线“闪烁”的几率,通过用视野值为衡量,这个值也是越低越好,冷湖镇的测试值为0.75角秒,要好于世界上所有的“旗舰型天文台”或者相当。
因此,我国科学家判定,在青藏高原的冷湖镇,这里漆黑的夜空、清澈的空气,完全可以与其它世界级观测站点相媲美,可以为探测宇宙的高精尖仪器的布设提供优异场所。
虽然青藏高原很多地区,都具备着大型天文观测台建造的观测基础条件,但由于这里海拔高、地形复杂,很多地方都难以到达。不过,冷湖镇周边有三个机场和一个较大的火车站,使其境内的赛什腾山成为一个潜在的天文中心。
加入世界“旗舰天文台”指日可待
西部大开发是我国已经持续实施多年的国家战略,在这个大背景下,我国的诸多天文观测项目,在国家和地方的支持和努力下,在青藏高原区域已经取得了积极进展。
比如,世界上最强大的伽马射线和宇宙射线探测器,在青藏高原的东部边缘已经建造。冷湖镇也开始建设模拟火星的研究及旅游基地。
另外,投资1亿多人民币的2.5米宽的宽视场巡天望远镜,也已经在冷湖镇运行,可以每隔三天对北半球上空的整个天空进行观测成像,这个大型望远镜,与正在建造的维拉·C·鲁宾天文台,正好一北一南,对整个地球的天空进行快速和深入地探测。在冷湖镇,一个直径6.5米的更大型望远镜,已经在着手建造进程中。
青藏高原的冷湖镇,不但具备着地面天文观测的极佳条件,而且在我国巨量资金支持、科学家们的共同努力下,这里的天文观测“升温”已经成为事实,势必会成为全球天文观测的新中心,必须引领人类太空探测事业迈入崭新的阶段。
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