稻城：中國光學天文新中心？

出品：科普中國

建造：中國科學院國度天文臺劉博洋

監制：中國科學院計較機收集信息中間

環繞中國下一代年夜型光學千里鏡的爭議紛紛揚揚，曾經困擾中國天文學界數年之久。方才，這場“戰爭”以平易近本家兒的體例做了一個告終。

在本年8月就曾經引爆天文人伴侶圈的一次“戰爭”，是打算口徑12米的“年夜型光學-紅外千里鏡”（LOT）的光學設計方案之爭。那時中國天文學家依其不雅點割裂當作兩派：一派本家兒張采用加倍“獨創”、有良多優良特征但被攻訐者認為風險難以承受、有一些固出缺陷的“四鏡”方案；另一派本家兒張采用更為當作熟、經典、在國際上廣為接管的“三鏡”方案。（詳見本專欄此前報道《中國的12米年夜口徑年夜千里鏡之爭，爭的是什么？》，手藝會商請見“年夜型光學-紅外千里鏡科學配合之聲”網站）

爭議白熱化時代，一些青年天文人發出的一封公開信（局部截圖）

兩邊一陣罕有的公開的口誅筆伐、隔空論戰之后，又同時消聲匿跡，讓爭議從頭轉入幕后。此后偶有小道動靜傳出，但爭議解決的具體進展并不開闊爽朗。

時候接近年關，有人預言的“天文圈內訌恐將導致項目流產”眼看就要發生。

直到12月20日，多個信源同時陳述，中國天文學家以一場高規格的投票表決做出了斷。據悉此次表決由中科院本家兒管部分建議實施，由國度天文臺出頭具名組織。介入表決的專家共有約50人，經正研究員以上級此外中國天文學家推舉發生，囊括年夜部門中國天文學會理事及一些青年學術新星。

表決過程難窺其詳，成果直截了當：四鏡方案以26:21勝出。

若是投票結論有用，中國天文學界可說是當作功解除一枚地雷。

現實上，同時解除的還有另一枚潛在粉碎力更為龐大的炸彈：這架年夜千里鏡的選址難題。

我國今朝最年夜的光學天文基地是位于河海說神聊承德興隆縣燕山之巔的國度天文臺興隆不雅測基地，它的選址始于上宿世紀60年月；鼎新開放后十年，這里當作為我國前任最年夜光學千里鏡2.16米千里鏡的安身之處；十年前，這里又落當作了宿世界上光譜獲取效率最高的郭守敬千里鏡（LAMOST）。然而，興隆基地處在海說神聊京、天津、承德、興隆縣城、四周礦區甚至山腳下一個小小村子光污染的包夾中，近年來跟著城市年夜舉成長和霧霾的泛濫，不雅測情況已經日益惡化。LAMOST 千里鏡的表示低于預期，臺址狀況的惡化占了很年夜一部門身分。

興隆站周邊光污染舒展形勢嚴重。截圖來自lightpollutionmap.info網站

中國西部擁有廣袤的高原，中國天文學家長久以來等候能在青藏高原的綿綿群峰中，找到那么一座可以比肩夏威夷莫納克亞、智利阿塔卡馬的宿世界級天文臺址。從2003年起頭，國度天文臺起頭西部天文選址項目。在2010年前，選址組在物瑪、卡拉蘇等站點安插了景象形象、視寧度等監測設備（視寧度是天文學頂用以權衡年夜氣不變水平的指標）。此中阿里地域東部的物瑪站曾一度以其優勝的景象形象前提備受青睞，只是這里“方圓幾百里內沒有火食”，無法供給天文臺運作必需的后勤補給能力。

跟著2010年西藏阿里獅泉河四周昆莎機場的通航，根本舉措措施的便當性讓獅泉河與阿里機場之間的一片山巒脫穎而出，當作為西部天文選址中最受矚目標方針。一系列小千里鏡先行落戶在這里，尚在監測中的“阿里址點”慢慢形當作了一個初具規模的天文臺，也即所謂“阿里站”（巧合的是，印度天文臺就在距此111公里的一境之隔）。2012年，東亞焦點天文臺協會（中、日、韓三國本家兒要天文研究機構構成）頒布發表，阿里地域西南部將當作為東亞列國結合扶植宿世界級天文不雅測臺站的候選地域。國度天文臺西部選址組組長姚永強甚至被接收進入中共阿里地委任副書記，足見本地對阿里天文臺成長前景的看好。

本文說起的本家兒要選址點位置（底圖來自谷歌地圖）

但選址工作并不克不及被認為已經年夜功樂成：受地形影響，即使是臨近的統一片區域內，分歧山頭之間的視寧度也可能相差一倍以上。而找到最合適的阿誰山頭，仍然需要持續的實測數據堆集。

而這恰是阿里站的軟肋。

因為海拔5100米的阿里站前提極其艱辛，固然國度天文臺選址組在不晚于2010年就起頭在這里布設監測設備，但在很長的一段時候內，沒能持續堆集不雅測數據。一篇2016年末頒發的文獻指出，那時阿里站僅有27天的視寧度實測數據堆集，遠遠達不到確認選址的最低要求。

若是這一環境得不到當即的改善，無論三鏡、四鏡，整個年夜千里鏡項目都不得不因為臺址問題而延遲甚至流產——這即是潛在水下的千里鏡選址問題被認為加倍危險的原因。

其其實8月份光學設計方案爭議強烈熱鬧之時，就已經有天文學者提出，不妨先緩建年夜千里鏡，等光學方案比力測試和選址數據堆集兩方面取得更多進展后再做籌算——“等五年沒關系，比盲目上馬遲誤一代人要強”。

讓工作有轉圜機遇的，是另一個名不見經傳的團隊。

本來，從事西部天文選址的，不只有國度天文臺西部選址組這一支步隊。附屬于國度天文臺的云南天文臺，也有本身的一支選址團隊。

太陽不雅測一向是云南天文臺的一個招牌研究范疇。2015年，云南天文臺在撫仙湖太陽不雅測站建當作的“一米新真空太陽千里鏡”，躋身國際三年夜前沿太陽不雅測系統之一。但云臺還有一個腦洞驚人的太陽千里鏡打算：為了在有限預算下建造盡可能年夜口徑的太陽千里鏡，有人提出可以建造一座年夜口徑圓環形鏡面千里鏡——鏡面中心留個年夜洞，當作本就下來了。這個打算口徑達到8米、寬1米的龐大環形鏡面，被定名為“中國巨型太陽千里鏡”（CGST）。

而這個年夜千里鏡，也需要找一個優異的臺址。

云南天文臺CGST選址組負責人劉煜標的目的本專欄介紹，CGST的選址工作從2009年末起頭，也曾在阿里、納木錯等位于西藏的候選臺址建站測量；2011年秋，劉煜團隊初次進入川西的稻城地域；2013年7月之后他們將這里選為CGST選址的本家兒攻偏向。

“后來國臺帶領說，既然稻城白日視寧度那么好，晚上也不會差的，你們測測嘗嘗”，劉煜借來視寧度監測儀一測，公然很好，稻城這才也被列入LOT侯選臺址。

稻城縣無名山2號址點（圖：劉煜）

劉煜團隊在稻城縣城西海說神聊25公里的桑堆鄉旁邊的“無名山”設置了兩處選址監測點，從2014年10月起頭監測。無名山址點海拔跨越4800米，比起阿里不遑多讓，工作情況也很是艱辛，“我們除了本身人蹲守，還聘了六七個本地藏族居平易近天天晚上守著，才頂下來的”。

這一頂，就是三年。

無名山選址點墻上的口號（圖：辛玉新）

固然抱負環境下，天文選址最好有5年甚至更長時候的持續監測數據堆集，稻城也還沒有達到；但比擬于截至2017年底也只有一年視寧度持續監測數據的阿里站，稻城在數據堆集方面占有了優勢。

很較著，稻城不是完美的。它最年夜的問題是，每年夏日受西南吹來的印度洋暖濕氣流影響，有兩三個月的雨季。這讓它在與阿里對比晴夜率和水汽含量數據時不占優勢。

“天文千里鏡是透過年夜氣看天空的，是以天文臺址的選擇中名列前茅的前提是晴夜的數目，然后可能進一步談晴夜天空的質量”，國度天文臺鄧李才研究員評價道。這位從事光學不雅測的天文學家也曾在青海德令哈為本身的一臺小千里鏡選址，顛末幾年艱辛的測量，得出了那邊雖能知足項目科學方針的要求，但仍不是一個抱負的光學臺址的結論。

另一方面，天文臺不是真空中的球形雞，它的扶植不克不及解脫兩樣最底子的身分：人和錢。若是天文臺扶植運行人員不克不及健康有用的工作、若是天文臺扶植所需經費過高，再抱負的天文、景象形象前提也難以獲得操縱。

這是稻城再度顯示優勢的處所：估計2020年建當作的549國道將毗連無名山腳下的桑堆鄉和42公里外的鄉城縣噴鼻巴拉鎮，這條公路將把無名山與這處海拔僅有2800米的本家兒要居平易近點的車程壓縮到1個小時之內——低海拔的后勤補給基地是高海拔科學臺站賴以維持的主要支撐。

稻城無名山與周邊城鎮位置示意圖（吳寧、劉煜、趙紅梅 2016）

出于近似的考慮，中科院高能所“高海拔宇宙線不雅測站”（LHAASO）、國度空間中間的“圓環陣太陽風射電當作像千里鏡”均已選擇落戶稻城。這些年夜科學裝配還可以經由過程共用根本舉措措施互相撐持。

比擬之下，阿里地域整體海拔較高，山勢升沉不年夜，四周本家兒要的居平易近點獅泉河鎮海拔仍在4000米以上。

矛盾的是，越是后勤補給便當、適合人居的處所，一般來說居平易近越多、經濟也更加達，也就越輕易發生天文不雅測嚴重厭惡的光污染。所以天文學家往往但愿找到根本舉措措施便當，卻火食稀少、經濟成長遲緩的處所；相反的，處所當局往往但愿靠天文科研事業和星空旅游拉動處所經濟。天文臺址的選心猿意馬、成長甚至最終燒毀的過程，老是在這些分歧好處訴求糾結地相克相生之中成長。

好在今朝阿里和稻城兩地當局都在積極與天文學家合作，追求共贏的解決方案：2014年，同時起到庇護天文臺夜天光情況和吸引旅客感化的阿里暗夜公園掛牌當作立；稻城縣當局也已起頭著手籌辦對城市燈光進行管束。

最終遞到投票專家面前的，是阿里、稻城、慕士塔格三個選項。慕士塔格址點位于中塔邊境四周的慕士塔格峰四周，距姚永強團隊最初考查時設立的卡拉蘇址點不遠。