中國(guó)在西藏阿里打造世界天文高地

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　新華社北京９月２１日電（記者喻菲）海拔５０００多米的西藏阿里擁有稀薄的大氣和澄澈的夜空，是天文學(xué)家窺探遙遠(yuǎn)宇宙的理想之地。中國(guó)科學(xué)家正致力于將這里打造成世界級(jí)天文高地。

　　聆聽(tīng)宇宙誕生“初啼”的阿里原初引力波探測(cè)計(jì)劃已經(jīng)啟動(dòng)，高能宇宙線高精度探測(cè)以及中國(guó)最大光學(xué)望遠(yuǎn)鏡建設(shè)等一系列天文項(xiàng)目都在謀劃之中。

　　中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)薛隨建說(shuō)，由于天文觀測(cè)對(duì)晴夜、大氣透明度、寧?kù)o度以及干燥程度等有極為苛刻的要求，適合多波段觀測(cè)的優(yōu)秀臺(tái)址是極其稀缺的科技資源。

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　目前世界公認(rèn)最好的天文臺(tái)址包括美國(guó)夏威夷大島的莫納克亞山頂和智利北部干旱的沙漠高原地帶。這兩處臺(tái)址分別位于南北半球，聚集了全球９０％以上的大型天文觀測(cè)旗艦設(shè)備，數(shù)十年來(lái)已經(jīng)成為主導(dǎo)和壟斷世界天文科技發(fā)展的高地。

　　“然而，近年來(lái)，由于夏威夷原住民文化保護(hù)意識(shí)的崛起，莫納克亞作為北半球天文觀測(cè)高地的發(fā)展態(tài)勢(shì)受到強(qiáng)烈抑制。即使世界最大光學(xué)望遠(yuǎn)鏡——３０米望遠(yuǎn)鏡如期建設(shè)，也將成為莫納克亞山頂最后一個(gè)天文項(xiàng)目?！毖﹄S建說(shuō)。

　　今后，北半球哪里還有好的天文臺(tái)址？

　　薛隨建介紹，國(guó)家天文臺(tái)自２００４年啟動(dòng)中國(guó)西部天文選址計(jì)劃。自２０１１年開(kāi)始鎖定位于西藏阿里地區(qū)的一處海拔５０００至６２００米的連綿山脊。

　　經(jīng)過(guò)國(guó)家天文臺(tái)和當(dāng)?shù)卣粩嗯?，位于海拔５１００米的阿里天文臺(tái)已經(jīng)初具規(guī)模。除了建設(shè)國(guó)家天文臺(tái)的儀器設(shè)施外，國(guó)內(nèi)多所大學(xué)以及日本、美國(guó)的機(jī)構(gòu)也與國(guó)家天文臺(tái)簽署合作協(xié)議，開(kāi)始在此部署實(shí)施天文項(xiàng)目。

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　下一步，中國(guó)將有望在此建設(shè)中國(guó)最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。在中國(guó)西部?jī)?yōu)選臺(tái)址建設(shè)１２米口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，已列入國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃。

　　近日，一個(gè)國(guó)際臺(tái)址評(píng)估小組做出結(jié)論，阿里具有國(guó)際優(yōu)良臺(tái)址的潛質(zhì)。中國(guó)１２米望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)性能，在某些重要指標(biāo)上有望超過(guò)夏威夷的１０米級(jí)凱克望遠(yuǎn)鏡。

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　薛隨建說(shuō)，國(guó)家天文臺(tái)還與西藏大學(xué)及阿里地方政府合作，計(jì)劃在阿里率先開(kāi)展５０ＴｅＶ以上能區(qū)宇宙線成分能譜的最高精度探測(cè)，該計(jì)劃已吸引日本東京大學(xué)投入價(jià)值數(shù)千萬(wàn)元人民幣的儀器設(shè)備。

　　此外，中國(guó)科學(xué)家正在西藏阿里建造世界海拔最高的原初引力波觀測(cè)站，實(shí)現(xiàn)對(duì)原初引力波在北半球的首次精確測(cè)量，捕捉宇宙誕生的“初啼”。

　　中科院高能物理研究所研究員張新民說(shuō)，原初引力波對(duì)于認(rèn)知宇宙的起源和演化意義重大，但至今還沒(méi)有被探測(cè)到，是當(dāng)前國(guó)際引力波研究的熱點(diǎn)。

　　宇宙暴脹理論認(rèn)為，在大爆炸發(fā)生后的極短一瞬間，宇宙經(jīng)歷了一場(chǎng)快速膨脹，時(shí)空產(chǎn)生了劇烈擾動(dòng)。這“暴脹”過(guò)程中產(chǎn)生的原初引力波就會(huì)在宇宙微波背景輻射（ＣＭＢ）中留下可探測(cè)的印跡。

　　美國(guó)科學(xué)家２０１４年在南極的ＢＩＣＥＰ實(shí)驗(yàn)一度認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了原初引力波，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，他們錯(cuò)將銀河系中星際塵埃造成的干擾當(dāng)成了宇宙的“初啼”。不過(guò)，這一結(jié)果激發(fā)了原初引力波探測(cè)的新高潮。

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　２０１４年５月，張新民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出在西藏阿里開(kāi)展ＣＭＢ實(shí)驗(yàn)研究。他介紹，原初引力波太微弱，所以要選干擾盡可能少的區(qū)域。大氣越稀薄、水汽含量越少，才越有希望看清原初引力波留下的痕跡。目前，根據(jù)大氣透射率，科學(xué)家在全球共選出了４個(gè)最佳觀測(cè)點(diǎn)，南半球是南極和智利阿塔卡馬沙漠，北半球在格陵蘭島和中國(guó)西藏阿里。

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　在提出阿里計(jì)劃前，張新民團(tuán)隊(duì)曾考慮過(guò)在中國(guó)的南極昆侖站開(kāi)展ＣＭＢ實(shí)驗(yàn)。南極昆侖站的水汽最小，觀測(cè)條件比中國(guó)西藏阿里、智利甚至目前ＢＩＣＥＰ所在的南極極點(diǎn)都好。但是目前昆侖站基礎(chǔ)設(shè)施不完善。另外，阿里處于北半球，覆蓋天區(qū)與南極極點(diǎn)以及智利的ＣＭＢ觀測(cè)正好互補(bǔ)。

　　據(jù)介紹，阿里原初引力波探測(cè)計(jì)劃是由中科院高能所牽頭，多家國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)參與的中美合作項(xiàng)目，已于２０１６年１２月正式啟動(dòng)。

世界屋脊上的阿里天文臺(tái)外景。

　　張新民說(shuō)，阿里計(jì)劃分兩期，第一期是正在海拔５２５０米處建造的阿里一號(hào)望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)原初引力波在北半球的首次測(cè)量。目前觀測(cè)站基建工作已全面展開(kāi)，預(yù)計(jì)２０１９年底阿里一號(hào)望遠(yuǎn)鏡安裝調(diào)試，２０２０年開(kāi)始觀測(cè)。第二期是在海拔更高的地方建造靈敏度更高的阿里二號(hào)望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)原初引力波的精確測(cè)量。

星空下的阿里天文臺(tái)。

　　目前，中科院高能所團(tuán)隊(duì)與美國(guó)斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作提出望遠(yuǎn)鏡的初步設(shè)計(jì)，其探測(cè)器數(shù)目將是美國(guó)南極最靈敏的ＢＩＣＥＰ３望遠(yuǎn)鏡的２．７倍。隨著中國(guó)支持經(jīng)費(fèi)力度的加大，還將增加探測(cè)器的數(shù)目，提高探測(cè)靈敏度。

　　薛隨建說(shuō)，應(yīng)充分利用中國(guó)擁有世界屋脊高原的獨(dú)特地理優(yōu)勢(shì)，努力打造集光學(xué)觀測(cè)、亞毫米波宇宙原初引力波探測(cè)、地基甚高能宇宙線立體探測(cè)等天文學(xué)、宇宙學(xué)和高能粒子物理的綜合觀測(cè)研究基地，建設(shè)多波段天文觀測(cè)的國(guó)際科技高地。

　　據(jù)悉，這一系列項(xiàng)目擬在２０１６年至２０３０年期間陸續(xù)實(shí)施，設(shè)備研發(fā)和項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)費(fèi)規(guī)模約數(shù)十億元人民幣，可有效帶動(dòng)西藏社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。（圖片均由阿里天文臺(tái)提供）

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