在射电天文快速发展的同时，我国地基光学天文的发展却落后于世界水平，重要原因之一是我们缺乏合适的天文台址。而昨天在《自然》杂志上发表的一篇论文告诉我们，整个欧亚大陆上最优秀的天文台址，就在青海冷湖的赛什腾山。
撰文|王昱
审校|邓李才（国家天文台创新团组首席研究员）
"太差了，根本看不了！"
邓李才在回想起2017年在德令哈市的观测时感叹道。紫金山天文台青海观测站位于青海德令哈市，其建立目的是保证其中13.7米射电望远镜的射电观测。但在光学波段，这个台址对天光背景的保护并不到位。伴随着德令哈市的快速发展，等到2017年邓李才开展观测时，观测站在德令哈市方向的天光背景已经增加了1000倍，直接影响了观测质量，对他负责的项目而言，形成了极大的困难。而中国光学天文的发展对新台址的需求也迫在眉睫。与此同时，国家十三五准备立项的12米光学/红外望远镜的选址工作已经展开，当时确定的候选目标是西藏的阿里、新疆的帕米尔高原和四川西部地区。
严重滞后的光学天文
近年来我国射电天文快速发展，FAST更是成为了世界上最大的球面射电望远镜，取得了不俗的成果。但是对天文学而言，射电只是电磁波谱长端的一小部分，而天文上更多的成果是由光学波段，或其附近的红外、紫外波段实现的。将红外和紫外天文也纳入光学天文的范畴的话，满天繁星中每一颗的辐射都集中在光学天文的范畴内。
但我们的地基光学天文是非常滞后的。对光学望远镜而言，口径是一个非常重要的参数。而我国的光学最大的通用光学望远镜口径仅有2.4米，仅有郭守敬望远镜（LAMOST）口径达到了4~6米级，但LAMOST是光谱巡天望远镜，难以进行成像观测。1948年时，美国的海尔望远镜的口径就已经达到了5米，我们今天的光学望远镜已经滞后了太多太多。
大型光学望远镜很难建，但对我们而言，阻碍最大的并非是望远镜建造本身，而是不知道能将望远镜放到哪里。最佳的天文台址一定是寸草不生的，因为干燥无雨、大气稀薄等望远镜所需要的环境特征，明显与植物的生存条件相悖；另一方面，植物蒸腾效应带来的水汽又会影响天文观测质量。另一个不确定性在于，即使一个台址在选址时的条件非常令人满意，但随着经济的发展，人造光源的污染都会对其造成不可忽视的影响。在德令哈，情况就是如此。
在机缘巧合下，邓李才的团队受到青海省海西州冷湖地区政府的邀请，前往青海冷湖镇寻找天文台址，这是天文学家首次以选址的目的来到冷湖。地基天文观测受到大气厚度影响，海拔越高，大气越薄，受到的影响就越小。自然，世界屋脊青藏高原在这方面有着无可比拟的优势，但冷湖之前并没有落入天文台址的候选范围——因为它比邻塔克拉玛干沙漠，加上本地的风蚀地貌，前人担心风沙会对望远镜的运行造成影响。
不过，物理规律告诉我们，沙尘浓度应该随着高度而呈指数衰减，只要有相对隆起、足够陡、足够高的山地，沙尘对台址就应该不是问题。2017年10月，选址团队委托当地政府选出了几个冷湖镇附近的山峰，他们确认镇东部的赛什腾山满足条件。一路颠簸，在将将入夜时越野车队终于抵达了赛什腾山脚下。邓李才下车，抬头仰望星空："我们可能找对地方了。"
世界顶级台址
在选址团队到来之前，赛什腾山还是一座处女峰——未被人攀登过。在2019年7月山路贯通之前，选址团队想上山顶，通常只能靠双腿攀登。"哪有什么困难，困难都是等待去克服的，乐观一点。"邓李才笑道。后来为了进一步考察，他们使用了海西州政府的直升机在山顶搭建观测平台，设置科学仪器。
仅凭肉眼的直觉是远远无法作为选址依据的，他们在山顶架设的一批科学仪器可以检测气象、晴夜占比、天文大气总视宁度、天光背景，以及人们此前最担心的风沙（多种参数，以空气指数PM10为代表）等数据。同时，他们用气象数据拟合了可靠的可沉降水汽指标等数据。他们还专门建设了一个网站实时公开这些数据。公开选址数据是为了工作的可信度，选址团队一直都欢迎学者自行分析评价，但用数据开展研究工作需征询选址团队的意见。
自2018年3月以来，这些仪器几乎一刻不停地收集各项数据。最终，选址团队将这些数据整理成论文，发表在最新一期《自然》杂志上。70%的优质晴夜占比，0.75的角秒的视宁度中位值，夜晚温度变化范围中位数也仅有2.4℃，还有更多数据。综合分析证明，这个天文台址是世界顶级的。
地球上最好的天文台址位于南极冰穹，特殊的地理位置决定了那里具有亚空间级别的观测条件，但随之而来的观测成本也是亚空间级的。望远镜不断发展，除了口径在不断增加，在镜面后分析星光的仪器也愈发庞大，因此在空间和南极建设下一代大型望远镜是不现实的。《自然》杂志的科学编辑比喻道："你不能拿一个苹果和一个橘子进行比较，你应该拿一个苹果和另一个苹果进行对比。"
除南极外，美国夏威夷的茂纳凯亚火山（Mauna Kea）、智利的帕瑞纳山（Cerro Paranal）等世界顶级的天文台址都位于西半球。稍次一级的西班牙拉帕尔马岛（La Palma）位于西经15度，也非常接近西半球。青海冷湖几乎是整个东半球最优质的天文台址，或者说，是整个欧亚大陆上最优秀的天文台址。
在东半球建设顶级望远镜具有重要意义，如果天文学家需要观测那些转瞬即逝的目标，那么望远镜就必须尽量均匀地分布在全球各地。否则，在重要天体物理事件发生时，西半球可能处于白天，当前的顶级台址根本无从观测。
壮美星空下的生存条件是严峻的，对植物如此，对人也是如此。赛什腾山4200米到4500米之间的海拔的确比较危险，但好在冷湖大部分地区海拔在3000米以下，只是赛什腾山拔地而起，在短距离内提升了一千多米。这样剧烈的高度变化一方面挡住了山下的风沙，另一方面给人员保障带来了极大的便利。毕竟，不足3000米时的高原反应远没有4000多米的危险。
星空下的未来
天文学家都热衷于大众科普，但他们的事业却不喜欢人们都聚集到天文台周围，因......
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