13.7米毫米波射电望远镜:在世界屋脊描绘银河画卷

　　来源：中科院之声

　　青海省德令哈市以东35公里海拔3200米的戈壁滩上，一只巨大的白色“高尔夫球”耸立在光秃秃的群山之间，里面包裹着一台望远镜，日夜不停地巡视着璀璨星河，要描绘出一幅壮阔而精细的银河画卷。

　　30多年前，21米高的白色圆顶刚刚立起时，远远看去也很像一座巨大的蒙古包。附近的蒙古族牧民很好奇，骑着马或骆驼来看个究竟。

　　“他们总把这里跟气象台搞混，常有人打电话来问天气。我们就告诉他们，我们是看星星的。”已在紫金山天文台青海观测站工作36年的高级工程师庞兴海说。

　　这个观测站内的13.7米毫米波射电望远镜是中国唯一一台工作在毫米波段的大型射电天文观测设备，为一系列重大科学项目提供观测支持，并向全球天文学家开放使用。

3.7米毫米波射电望远镜

　　观测站首席科学家徐烨介绍，这台望远镜主要针对银河系内分子云与恒星形成、行星状星云、恒星晚期演化、星际介质物理、星际分子谱线巡天等天文和天体物理前沿领域开展观测研究。

　　他说，这里气候干燥，水汽含量低，是亚洲最好的毫米波射电天文观测站址。目前，观测站建设了从射电到光学各个波段天文设备，并成为世界首颗量子卫星“墨子号”的地面站之一。

　　守望星辰

　　13.7米毫米波射电望远镜于20世纪80年代建设，1990年投入使用。为观测浩瀚宇宙，几代科研工作者坚守在自然环境恶劣的高原戈壁。

　　在这里工作了18年的观测站副站长巨秉刚说：“以前从德令哈市到观测站路况特别差，每天上班都要在路上颠簸两三个小时。我们吃的水是地下打上来的，我刚来时因为水质特别硬经常闹肚子。这里海拔高、气候干燥，容易流鼻血，嘴唇干裂，晚上睡不好觉。”

　　“我们的任务是保证望远镜的顺利运行，一旦设备出现故障，哪怕是半夜也要马上赶来抢修。”巨秉刚说。

　　徐烨说，冬天是重要的观测期，观测站春节从来不休假。望远镜核心探测器工作在零下269摄氏度左右。如果停机再重新开机，要经历抽真空降温的过程，非常浪费时间，还可能发生故障。因而每年除了7、8月，望远镜要连续运行10个月。

冬季的紫金山天文台青海观测站。

　　即使是在望远镜停机的夏季，观测站的工作人员也并不轻松。

　　“望远镜天线是铝板拼起来的，经过一个观测季的热胀冷缩会发生变形，就像是人眼出现近视，因而每年夏季都要检修。”巨秉刚说。

　　他说，刚来这里时觉得很荒凉，生活枯燥。时间长了，却慢慢喜欢上这里，这个工作让人心静，晚上天好的时候会跑到外面仰望满天繁星。

　　55岁的庞兴海原本的理想是当医生或军人。1982年高考差了几分没考上，就被招到这里来工作。

　　他回忆说，那时内地来建设望远镜的工人一边干活一边吸氧。车子行驶在路上尘土飞扬，坐在车里的人满身灰土。

　　工作36年后，准备退休的庞兴海对这里很留恋。“一些重要的天文发现是通过这个望远镜观测到的，这其中也有我的一份贡献。”

戈壁滩上的紫金山天文台青海观测站。

　　李振强2006年大学毕业来观测站工作时，对这里的水质不适应，加上熬夜，头发掉得厉害。“每次洗完头后，一盆水黑黑的，一年头发掉了一半。”

　　2007年他考上了紫金山天文台的研究生，但是在江苏学习两年后，他还是选择回到高原工作。

　　他说不清是望远镜离不开他，还是他离不开望远镜。“我觉得能从数据里发现有意思的东西就很有成就感。”

　　为银河画像

　　在这样艰苦的环境中，中国的天文学家正在实施一项宏大而富有诗意的工程：为浩如烟海的银河画像。

　　由紫金山天文台台长杨戟领导的“银河画卷”工程于2011年11月正式启动，这是13.7米毫米波射电望远镜建成以来规模最大的项目。

　　银河系是太空中科学家最感兴趣的区域，因为这里恒星众多，各种气体丰富。各国科学家已对银河系进行了多方位的观测，但得到的数据大多是碎片式的。

银河下的13.7米毫米波射电望远镜

　　徐烨说，银河系里有什么样的结构？恒星是怎么形成的？恒星如何分布？恒星和恒星之间有什么？这些都还是未解之谜。“银河画卷”计划，就是希望探知银河系中分子云的分布、结构、物理性质等，绘制出一幅相对完整的银河结构图。“这一工程将改变我们对银河系的认识。”

　　观测人员每观测完一个天区，就在办公室一面墙上的图表里画一个小方格，现在这张图已经密密麻麻画了6000多块小方格，也意味着这项浩大工程已完成60%。

　　“预计再过五年，我们就能把整个银河系观测完成。”徐烨说，“我们可以观测到三种分子谱线，这就好比如果光用眼睛只能看到鸡蛋的外壳，而通过三种谱线，我们可以看清鸡蛋的蛋皮、蛋清和蛋黄。此外，分子谱线中含有速度的信息，由此我们可得知天体是朝向我们运动还是远离我们。”

　　他说，这个项目能得以开展，是因为望远镜上安装了多波束接收机，相当于同时使用9台望远镜，观测范围更宽，效率更高，让望远镜的观测能力提升了50多倍。

　　紫金山天文台未来计划在望远镜上安装100多个波束的接收机，对整个天空开展观测。此外，还将推动建造国际一流的60米亚毫米波射电望远镜，可探寻130多亿光年外的宇宙边缘。