高美古:尋找失落的星空

城鎮中越來越多的路燈在把道路照亮的同時,也把天空給照亮了。面對日益威脅天文觀測的光污染,人們只能選擇逃離。
星空太脆弱了,它正在從人們的視野中消失......

  光污染,對于每個天文臺都是越來越嚴重的問題。在云南麗江一個叫高美古的小山村建立的天文臺,則具有堪與世界上最優秀的天文臺相媲美的觀測環境
  

  
  當老譚和三個同事把一輛60多公斤重的手推車抬到四樓的時候,他感到腿都軟了,很長時間緩不過來?!斑@里海拔太高,人不能長住,稍微一動腦頭就疼,加減法都會算錯?!崩献T說。
  老譚叫譚徽松,曾經當過一任中科院云南天文臺臺長、兩任黨委書記,如今正帶領安裝隊為我國乃至東亞最大的通用型望遠鏡做最后的調試工作。再過幾個月,這架位于3200米海拔的光學望遠鏡就能夠調校完畢、投入使用了,它的口徑達到了2.4米。
  從望遠鏡初步拍攝到的照片來看,織女星的成像還不夠圓,星系的圖像也多少還有點模糊。調校望遠鏡就是要讓照片上星星的圖像達到最理想的清晰度。天文學家把一架調校好的望遠鏡的第一次正式觀測稱為“初光”,或是“開光”(firstlight)。
  云南天文臺的天文學家希望即將初光的2.4米望遠鏡能夠給他們帶來一片清晰、純美的星空———這樣的星空多少有點久違了。
  
  光污染之痛
  12月14日是2006年里2.4米望遠鏡安裝隊在高美古工作的最后一天。那天一早,老譚和來自新西蘭的布朗從云南省麗江市出發。布朗在車上說,這天他還有一件大事要做。驅車向西南行駛42公里,老譚一行人就到達了云南天文臺高美古觀測站。
  高美古是一個只有26戶人家的小村子,觀測站就位于離村子不遠的地方。經過五年的建設,2.4米望遠鏡已經安裝完畢,周圍的生活設施也趨于完善。觀測站中甚至有一個籃球場?,F年66歲的老譚說,盡管這里海拔很高,稍微一活動,人就會很虛弱,但安裝隊里的年輕人有時仍然能夠在這里打籃球。
  望遠鏡已經安裝好了,可現在還不能立即用于天文觀測?!耙患芡h鏡的調校至少要花半年的時間,有的時候會更長?!卑惭b隊的副隊長陳東副研究員說。
  在過去的17年里,我國同時也是遠東最大的通用型光學望遠鏡一直是位于河北興隆的2.16米望遠鏡。
  一年里面,會有大約80批天文學家來到國家天文臺興隆觀測基地,使用這架望遠鏡。下午的時候,天文臺的觀測助手會先就當晚的觀測項目進行準備,天一黑下來,天文學家就會在觀測助手的協助下開始投入整夜的觀測。
  現在天文學家做觀測時已經不需要坐在望遠鏡旁邊,他們只需在附近的觀測室從電腦上進行控制即可。冬天觀測室里還通有暖氣。但望遠鏡是很敏感的設備,暖氣會給它帶來困擾,因為熱氣會造成望遠鏡周圍空氣的不穩定,影響觀測質量。國家天文臺姜曉軍研究員說,他們很快就會把觀測室搬到圓頂的一層,這樣取暖就不會影響觀測了。
  然而,對于世界上每個觀測站的天文學家來說,他們也許能夠像興隆觀測站那樣把暖氣搬走,卻無法將另一種更令人頭疼的干擾源搬走 ———天文臺周邊的燈火。城鎮中越來越多的路燈在把道路照亮的同時,也把天空給照亮了。這是一個世界性的問題。對于天文學家的觀測來說,燈光帶來的干擾就好像聽廣播的時候多了許多噪音。
  光污染,或稱光害,對于每個天文臺都是越來越大的環境問題。在上海天文臺佘山觀測站,周邊的光污染已經十分嚴重,鄰近上海松江區的城市燈光和周邊主要道路上的路燈已使北極星有時都難以看到。
  星空太脆弱了,它正在從人們的視野中消失。
  佘山站1.56米光學望遠鏡是最直接的受害者,該望遠鏡現在只能做一些亮天體的研究工作,研究范圍已經十分有限。其次受害的是夜間天文科普工作,原先佘山站經常會組織夜間天文科普觀測活動,但現在連主要星座辨認起來都很困難,所以觀星效果大打折扣。
  在過去的年份里,興隆觀測基地的夜空在越來越多的燈光的照射下一直在緩慢變亮。
  在昆明東郊的鳳凰山上,云南天文臺總部遭受到的周圍燈光的亮度已經是30多年前建臺之初的7到8倍。而許多天文學家仍然申請在這樣的環境下進行觀測工作。
  
  尋找新福地
  “亞洲是最缺望遠鏡的地方?!痹颇咸煳呐_臺長李焱說。
  1994年7月,老譚帶隊選中了高美古作為一架新的兩米級望遠鏡的臺址。
  在高美古的星空下,肉眼能夠達到觀測極限,看到6等星;而2.4米望遠鏡預計可以觀測到比21等還要暗的天體。星等每增加1等,天體的亮度就減弱2.5倍。
  “高美古是國內天文站點中觀測條件最好的,視寧度可與世界上最優秀的天文臺相比?!崩献T肯定地說。在天文觀測中,“視寧度”是一個非常關鍵的指標。如果大氣抖動得厲害,那么星點就會被發散成較大的圖像,嚴重影響觀測的精確程度。
  “視寧度好是2.4米望遠鏡最大的優勢?!崩铎头磸驼f。2.4米望遠鏡的直徑比2.16米望遠鏡大了24厘米,用于收集星光的面積就大出許多,因而集光能力比2.16米的提高了20%。再加之視寧度的優勢,李焱預計2.4米望遠鏡的觀測能力將比2.16米鏡強上數倍。
  晴朗的白天站在高美古觀測站上,可以輕易地看到數十公里外的玉龍雪山。李焱說,站在那里向南望去,直接看到150公里外大理州的蒼山也不成問題?!拔疑踔翍岩?,如果不是有近處的山峰擋住,天晴時也許能看到梅里雪山?!彼f。而從地圖上來看,梅里雪山距觀測站的直線距離至少有150公里的兩倍。
  在晚上,一般來說,我們看到的星系的亮度要比恒星低許多,因而觀測星系需要更暗的天空背景。在過去觀測中,興隆2.16米望遠鏡所做的觀測項目里,有 60%以上的是對恒星的觀測,有不到40%的項目是對星系的觀測。李焱預測,2.4米望遠鏡投入使用后將有能力開展大量的星系觀測工作。
  李焱估計,2.4米望遠鏡將來一年收到的觀測申請至少會有300份,申請的觀測時間是可提供時間的3到4倍。
  “其實,我國天文觀測環境最好的地方是獅泉河,位于西藏和新疆交接處、接近印度的地方?!崩献T說。
  然而,夜空越黑暗、觀測環境越好的地方就越是荒無人煙、交通也越不便利。為了建立高美古觀測站,天文臺已專門修了一條通向觀測站的長十來公里的柏油路。在高美古,人們已經難以長住,更不用說西藏、新疆的某些地方。
  
  年年有余
  這似乎一直是一個矛盾:天文望遠鏡一方面需要建立到遠離人煙和光污染的地方,另一方面又有大量天文學家需要頻繁到觀測站進行觀測。觀測環境最完美的臺址位于南極洲和月球上,但建設和使用起來也會遇到最大的困難。
  好在2.4米望遠鏡有一個先進的功能,云南天文臺的人稱之為“智能系統”(Robotic System)。在這個系統的幫助下,天文學家不需要再親自到高美古觀測站去,他們只需要舒服地坐在自己的辦公室里,在電腦里寫下一段命令,然后通過電子郵件發給高美古的觀測助手,觀測助手便能夠讓計算機按命令控制望遠鏡進行觀測。最后,觀測助手把望遠鏡取得的數據發回天文學家即可。
  “這是一項符合未來天文觀測發展的新技術?!崩铎徒榻B說,“而且在 2.4米望遠鏡上已經能夠實現?!贝送?,他們還在設想一種更加便捷的觀測方法:直接通過互聯網實時控制高美古的望遠鏡進行觀測。這牽涉到互聯網數據傳輸的能力以及望遠鏡終端設備的操控性等問題,李焱希望這些問題將來能夠得到解決。
  站在天文圓頂旁,看著春天到來時就能夠投入觀測的高美古觀測站,老譚說,四五月份的時候會是這里最漂亮的時候,滿山都是盛開的杜鵑花。而在頭頂,可以預見到,那時也會有繁星滿天。
  姜曉軍說,面對日益威脅天文觀測的光污染,人們其實也并非無計可施,只能選擇逃離。最近他到夏威夷島去,島上有多臺8-10米的大型天文望遠鏡,而島上的第二大城市追求的就是有效照明,而不是把燈光無謂地打到天上去。城市中的路燈加裝了遮光罩,所以當他站在半山腰往下看時,城市并不是燈火通明的,但走在城市街道上時卻又不會感到黑暗。
  光污染的問題已經引起越來越大的關注,國際天文學聯合會就設有一個“國際黑暗夜空協會”。姜曉軍和老譚還都提到,光污染實際上不僅僅危害天文觀測,而且會對自然界中生物的生存造成困擾。
  12月14日晚上,安裝隊的十來名成員聚在麗江的一家飯館吃了一頓“散伙飯”。第二天一早,安裝隊的所有中方人員就要返回昆明,而布朗也要回新西蘭過圣誕節和新年了。大約一個月之后,安裝隊的人才會再次聚到麗江,對望遠鏡進行最后的調校。老譚吃“散伙飯”時特地點了一條魚,他真心希望,天文觀測能夠年年有余。
    

  經過五年的建設,2.4米望遠鏡已經安裝完畢

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