大山深处有一群数星星的人 兴隆天文台

郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，简称LAMOST）的穹顶打开，中国科学院国家天文台兴隆观测站工作人员正在对其进行维护。本报记者 郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，简称LAMOST）的穹顶打开，中国科学院国家天文台兴隆观测站工作人员正在对其进行维护。本报记者陈泉涌摄 盛夏刚过，燕山主峰雾灵山南麓连营寨，山路两旁依然草木葱茏。 山脚下，有8排红砖房，墙体上依稀可见的“红色语录”，是它们经风雨见世面的证明。 远处山顶上，几座白色穹顶建筑，掩映在夕阳的余晖中。 从红砖房沿着蜿蜒崎岖的山路上行4.5公里，国家天文台兴隆观测站的字样出现在一面简朴的影壁墙上。 49年前，北京天文台（国家天文台前身）首任台长程茂兰骑着毛驴登上了山顶的这片开阔地，其后，兴隆观测站成了这座海拔900米的深山里独特的风景。 现在，这里的天文人不用再住山下的红砖房，也不用每天再攀爬那4.5公里山路了。设备、条件今非昔比，但他们脚踏实地、仰望星空的清寂生活一如既往。 观测站没有一盏路灯，所有房间都没有电视机 今年是中科院国家天文台兴隆观测站站长武振宇在这里的第11个年头。如今，与他一起扎根于此的有50多位天文人。 宇宙是如何形成和演化的？数以千亿计的星系背后藏着多少秘密？为了回答这些基本而又深奥的问题，几百年来，科学家们孜孜以求，不断探索。而探索的过程是艰苦和枯燥的。 在这里，记者还惊奇地发现了一栋与众不同的小楼——所有房间的窗户都比平常房屋的窗户小许多，拉着厚厚的窗帘。原来，这是观测人员的住处，昼伏夜出的他们和普通人的生物钟是完全颠倒的。小窗户透光少，观测员们白天可以更好地休息。 “这里夜天光条件好，远离城市的光污染。每年有240—260个光谱观测夜，100—120个测光观测夜，天文宁静度和大气透明度均有利于天文观测。”武振宇说，这意味着一年的大部分时间，观测人员都要在夜里工作，并记录整理相关数据。“观测站有规定，即使天气不好，所有值班人员也要等到凌晨才能离岗。” 观测站的夜晚漆黑一片，不仅没有一盏路灯，所有房间都密不透光。这里的人们早已习惯了看着星星走夜路。基地的工作人员告诉记者，在夜间，强光电筒、闪光灯、指星笔等均不得使用，因为这些光亮对观测都是不利的。“你们回到房间一定先拉上窗帘，然后再开灯。” 在这个“世外桃源”里，所有房间都没有电视机。这群人的娱乐活动极其有限，上网、打篮球、看书是为数不多的“保留项目”。 在蓝天数需要统计、夜晚灯光越来越亮的时代，对于城市人，能看到满天星斗是件浪漫、奢侈的事情。而对观测站的天文人来说，“看星星”是他们年复一年、日复一日，机械重复的工作，其中的艰辛与枯燥普通人难以体会，但他们没有“审美”疲劳，因为他们知道自己工作的意义。 180万条天体光谱和2700多颗小行星 山不在高，有仙则名。郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，简称LAMOST）以及2.16米光学天文望远镜等就是这里的“仙”。 “架设在三脚架上的相机拍出的星为什么不是一个亮点，而是一条亮线呢？”在硕大的2.16米光学天文望远镜旁，观测站工程师陈颖为用这个问题开始了有趣的讲解。“因为地球自转。”一个小学生答道。陈颖为微笑着点头。接着，他不断抛出问题：“怎样拍摄才能使星星是亮点而不是亮线呢？”“如何找到你要看的那颗星？”“除了拍摄星星的照片，这台望远镜还能做什么？”…… 随着他层层剥茧的讲述，我们知道了这台我国历经风霜自行研制的光学望远镜，一度是国内、也是远东最大的，被誉为中国天文学发展史上一个里程碑。由于镜面大，聚光能力强，可以观测到很暗的天体，相当于在20000千米以外一根火柴燃烧亮度的星，也逃不过它的“眼睛”。 2.16米光学天文望远镜斜卧在绿色基墩上的那根巨大梭形轴与地球自转轴严格平行，称为赤经轴，工作时该轴以地球自转速度反向旋转，望远镜就安装在这根抵消了地球自转的轴上，它拍出的美丽星空是一个个的点而非一条条线。当可360度旋转的穹顶打开一个宽阔的长口子，望远镜根据“指令”，在一分钟之内，即可指向人们想要观测的天体。由于获取天体的光谱能获得更多天体的信息，因此望远镜的下端安装的不是普通相机，而是一台光谱仪，可以直接拍摄天体的光谱。目前，该望远镜正在进行搜索系外行星的观测工作。陈颖为介绍说，如今，这些信息可以通过网络进行传输，供山下各个学科的科学家使用。 根据近4年来的统计，2.16米望远镜作为兴隆观测站的主要望远镜，每年都有来自日本、比利时、俄罗斯、法国和美国等国家的天文学家，以及来自国内近20家研究机构的天文学家申请使用。除去望远镜维护时间，平均每年对国内外天文学家提供310天左右的观测时间。使用该望远镜的观测资料平均每年发表文章15篇。 一般天文望远镜的宝贝都藏身在标志性的穹顶建筑里，兴隆观测站引以为傲的LAMOST则别出心裁：其穹顶建筑还连接有两个几十米高的圆柱形配楼，一个巨型长筒昂首斜卧其上，仿佛只要插上翅膀，就能飞上云霄。 工作人员告诉记者，由中国科学家自主创新设计的LAMOST，被国际上誉为“大视场大口径望远镜的最佳方案”。它创造性地将镜筒固定，并用主动光学技术实时产生非球面面形不断变化的高精度镜面，解决了半个世纪以来大口径和大视场难以兼备的世界性难题。 在LAMOST穹顶建筑的5楼，一个巨大的圆形镜面让人屏息凝气。它被称为反射施密特改正镜（也叫Ma），由24块六边形镜片拼接而成，大小是5.72米×4.40米。 沿着连接天桥，可以到中间的“筒子楼”，这里的东西更加神奇。在直径1.75米的成像焦面之上，密密麻麻地分布着4000根光纤单元（国际上同类设备仅640根）。武振宇告诉记者，这些单元由8000个小型电机驱动，可以在观测不同的天区时按照星表的位置快速将4000根光纤精确定位，即对准4000个天体。 而在最南端的“筒子楼”里，则安装着球面主镜（也叫Mb）。望远镜的镜筒就架设在两个“筒子楼”之上。 在适合观测的夜晚，LAMOST穹顶和相邻“筒子楼”的一面大门会全部打开，Ma可将赤纬-10度到+90度的天体尽收眼底，把来自宇宙深处的天体光线，经过自身形变，反射到由37块正六边形镜片拼接而成的Mb上，由Mb将这些光线成像聚焦在成像焦面上。4000根光纤则将天体的光传输到16台光谱仪的狭缝中，通过光谱仪分光后有32台CCD照相机记录下天体的光谱。由于LAMOST实现了“大视场与大口径兼备”，在理想的巡天夜晚曝光1.5个小时内，可以观测到20.5等的暗弱天体。 如此复杂的设计和制造，完全由中国科学家独立完成，标志着我国天文观测设备实现了自主创新的重大跨越。 LAMOST于1997年立项，2008年建成；2011年10月开始先导巡天；2012年9月启动正式巡天。截止到今年6月，已成功观测了180万条天体光谱。 它作为目前世界上获取天体光谱能力最强大的天文观测设备，可在宇宙起源、暗物质、暗能量、星系形成与演化、银河系结构、恒星形成与演化等研究中发挥重要作用。 如今人类已记录的天体有十几亿颗，但天体光谱只做了数百万个。LAMOST计划完成1000万个。 主动光学发明人、国际著名天文光学专家R. Wilson评价说：“LAMOST包括了望远镜技术的所有方面……它的建成，将中国望远镜研制技术推到了世界前沿的顶峰。” 在兴隆观测站，除了声名赫赫的2.16米光学天文望远镜和LAMOST，“小家伙”60/90施密特望远镜等也曾功劳卓著，观测者已通过它发现了2700多颗小行星，并拥有对500多颗小行星的命名权。 有志于天文学研究的人并不多 “一个民族有一些仰望星空的人，他们才有希望；一个民族只是关心脚下的事情，那是没有未来的。”这句话的原意应该并非聚焦于天文学。但在专业选择层面上，与趋之若鹜的金融、经济管理、法律等相比，天文学等基础学科显然属于“仰望天空”的范畴。 在“数理化天地生”六大基础学科中，天文学是目前唯一没有被列入我国中小学正式课程的学科。在本科教育阶段，我国目前拥有2000多所高等院校，其中仅有不足10所大学设有天文系，每年培养的本科生不过百余人，许多天文项目人才告急。多年来的大学扩招也未惠及天文学这一古老的基础学科。而目前世界排名前100位的大学中，九成以上有天文系或者天文专业，这与我国目前的天文学教育现状形成了鲜明对比。 武振宇告诉记者，由于本科生“供给”不足，天文学研究生很多在本科阶段是学物理的，一些天文学的基本知识需要在研究生阶段补课。 有志于天文学研究的人并不多。因为在“钱途”方面，天文学显然处于劣势。从“前途”角度看，在天文学领域，学生们会对从事热点研究的导师趋之若鹜，因为他们的课题多，出国深造的机会也多；而观测天文学则是冷门——出文章慢，且工作又相对艰苦。 事实上，天文学作为一门基础学科，对其他自然科学的发展起着极大的推动作用，研究成果直接服务于国防、通讯、导航、测地、预报自然灾害等领域。2011年，中科院天文领域专家编写了《中国天文发展战略研究报告》称，随着国力增强，国家对天文学的投入已明显增多。今后20年也被认为是中国天文学发展的黄金时期，无论是天文望远镜的自主研制项目，还是国际合作项目，都在酝酿和逐步实施。 陈颖为告诉记者，他们这群大山深处的人在承担天文观测任务的同时，还根据自身的技术优势，进行一些中小学生科普教育等方面的工作。“我们希望有更多的人爱上天文，从事天文研究。”（科技日报河北兴隆8月17日电）