科創(chuàng)未來丨追星逐日，大國重器緣何扎堆稻城？

川觀新聞記者 文露敏

西南交通大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授劉煜上月底剛剛從稻城回到成都。他的行李很輕簡，最重要的東西，是無名山觀測點上的監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及與施工單位對接的觀測平臺設(shè)計方案。待大批天文望遠(yuǎn)鏡“集結(jié)”，無名山將成為國內(nèi)最重要的高海拔天文臺址之一。

如果說將遍布天文光學(xué)儀器的無名山還在“孕育”中，那么海子山的“拉索”已經(jīng)開始追逐宇宙線的蹤跡了，而稻城縣城西邊的噶通鎮(zhèn)則憑借“千眼天珠”圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡正監(jiān)測著太陽“打噴嚏”……一時間，這座曾經(jīng)的旅游小城，迎來了“大國重器”的“扎堆”。

在眾多科研人員看來，中國西部廣袤的高原，青藏高原綿綿群峰之中，能夠比肩夏威夷莫納克亞的世界一流天文觀測集群，或許正在這里誕生——“手可摘星辰”，為何是稻城？

安裝在稻城無名山上的全天相機(jī)拍攝的全天星圖。受訪者供圖

進(jìn)入稻城的科研人員，總會提到劉煜。12年前，他率領(lǐng)的中國太陽西部選址隊，在天文觀測領(lǐng)域第一次“叩”開了稻城的門。

2008年，從事太陽物理研究的劉煜進(jìn)入中國科學(xué)院云南天文臺工作。當(dāng)時，國內(nèi)的一些太陽觀測基地，參數(shù)質(zhì)量離下一代望遠(yuǎn)鏡的址點要求仍有差距。在此之前的2003年，國家天文臺已經(jīng)部署并啟動了重大科研計劃——中國西部天文戰(zhàn)略選址。隨后成立的中國太陽西部選址隊，正是為了尋找適合下一代巨型太陽望遠(yuǎn)鏡的一流址點。

作為選址隊隊長，在遠(yuǎn)程調(diào)研階段，稻城就進(jìn)入到了劉煜的視野之中：當(dāng)?shù)厍缣鞌?shù)、晴夜數(shù)、大氣視寧度、透明度等關(guān)鍵參數(shù)都能滿足天文觀測的需求。2011年，從昆明出發(fā)，劉煜一行人繞了一個大圈，從云南香格里拉進(jìn)入甘孜。

越野車駛?cè)氲境菚r，正值初秋。當(dāng)車翻上離縣城20多公里的無名山頭，他看到，與很多高原地帶不同，這里的一個山包連著一個山包，有很明顯的高低起伏，但山頂卻十分平坦，“谷底仰望是山，山頂平視是平原”。這意味著，此處能夠架設(shè)數(shù)量可觀的、滿足不同需求的望遠(yuǎn)鏡設(shè)施。

從無名山向遠(yuǎn)處眺望，能夠看到夏諾多吉、仙乃日、央邁勇三座雪峰。天氣好的時候，山頂?shù)姆e雪泛著令人炫目的銀光。這說明，這里的空氣十分純凈、通透，天空背景亮度很低。

劉煜尤其中意稻城的夜晚。不同于城市夜空總籠罩著一層人工光造成的微紅光輝，這里的黑夜很純粹，“月亮是唯一的光源，穩(wěn)定的大氣層，使得這里數(shù)以萬計的星星甚至不會忽明忽暗地‘眨眼睛’”。周邊極低的人口密度，使燈光污染幾乎不會影響夜天文觀測工作。

自此之后，劉煜每隔一個月或兩個月都會到稻城走一遭。反復(fù)踏勘之后，好印象愈發(fā)強(qiáng)烈——同期比照的西藏阿里地區(qū)，距離最近的鄉(xiāng)鎮(zhèn)海拔太高，不適合科研人員長期生活，而云南的部分地區(qū)，又存在海拔高度不夠、山頂面積有限等不利因素。

在天文觀測領(lǐng)域，這樣的好消息總是傳得很快。“在劉煜的推薦下，我們也鎖定了大香格里拉區(qū)域，進(jìn)行高海拔宇宙線觀測站‘拉索’的選址?！薄袄鳌笔紫茖W(xué)家，中科院高能物理研究所研究員曹臻回憶，選址工作從2009年開始，同樣跑遍了藏、滇、青各個省份。

宇宙線觀測需要高海拔，盡量降低大氣層的影響，同時與光學(xué)天文觀測一樣，還需要非常優(yōu)秀的大氣積分水汽含量和光污染環(huán)境指標(biāo)，以便捕捉高能粒子和光子的蹤跡。而要放下“拉索”的四大探測器陣列，還需要一處地勢平整、面積廣闊的地方。其中的水切倫科夫探測器陣列，探測的是“最微弱的光”，需要建造承載35萬噸水的水池，以安裝3120個探測單元。“因此，水源也是必需的要素，而且要非常潔凈?！彼袀惪品蛱綔y器陣列負(fù)責(zé)人陳明君研究員介紹。

稻城再一次與這些條件完美契合——《稻城縣志（1991—2005）》中這樣描述：在北部丘狀高原區(qū)海子山區(qū)域，地勢平緩，溪河迂折，水草豐茂，河谷寬闊。

2014年，云南天文臺正式在無名山上設(shè)立了天文野外選址監(jiān)測站。同年，中國科學(xué)院與四川省人民政府簽署框架協(xié)議，全球最大、靈敏度最高的宇宙線觀測站“拉索”，正式落戶稻城。三年后，當(dāng)項目啟動建設(shè)，陳明君從北京出發(fā)，第一次來到稻城。布設(shè)水切倫科夫探測器陣列的位置在場地正中央，還在高反期的陳明君，興奮地在未來的工作“陣地”上跑了100多米。

劉煜完全能理解陳明君的興奮之情。一個觀測設(shè)施，往往是一代人的心血。

在選址階段，“一見鐘情”幾乎不存在——受地形影響，即使是同一區(qū)域，不同山頭之間的視寧度也可能有很大差異，因此需要謹(jǐn)慎、持續(xù)的監(jiān)測和考察，有時，這一過程將持續(xù)5年，甚至10年。等待并不要緊，“不能盲目上馬，會耽誤一代人”。

“拉索”的等待是值得的。截至目前，它已取得多項突破性的科學(xué)成果——探測到人類迄今為止最高能量光子，測定了標(biāo)準(zhǔn)燭光的超高能段亮度，探測到迄今最亮伽馬射線暴……不斷刷新了世界級的觀測記錄。

談及去年探測到的伽馬射線暴，北京大學(xué)物理學(xué)院教授馬伯強(qiáng)用“千年一遇”來形容：“這得益于‘拉索’的全時開放，鎖定到了伽馬射線暴爆發(fā)的2000多秒，是真正意義上的天賜良機(jī)。”

這是一個“看天吃飯”的行當(dāng)，在項目建設(shè)階段，只有不斷搶時間，才能盡量不與“宇宙的饋贈”擦肩而過。曹臻感嘆，“拉索”在稻城“安家”后，“一切都比預(yù)想當(dāng)中的還要快還要好?！?/p>

那段時間，“拉索”工程辦主任白云翔辦公室里隨時放著一個行李箱，里面有羽絨服、沖鋒衣等裝備，工程任務(wù)經(jīng)常需要在下班后，拎起箱子直奔首都機(jī)場前往成都，在雙流機(jī)場邊的酒店睡上4個小時，又起床趕一早飛往稻城的航班。

所幸，在建設(shè)過程中，四川各級地方政府高度重視與支持。其中，四川省發(fā)展和改革委員會還為項目提供了配套資金。2021年，“拉索”建成并正式進(jìn)入科學(xué)運(yùn)行階段。如果說十多年前太陽西部選址隊是一步步鎖定稻城的，那么現(xiàn)在的稻城已經(jīng)擁有了自放光芒的“指北星”。

2019年，子午工程二期獲國家立項批準(zhǔn)開始建設(shè)，四川省政府為圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡配套的地方項目同期獲批并開始建設(shè)。

“我們尤其看重大科學(xué)裝置的集聚。這意味著，項目落地必須的各項流程，已經(jīng)磨合出了成熟的路徑?！敝锌圃簢铱臻g科學(xué)中心亞丁臺站執(zhí)行站長吳俊偉表示。縱觀世界著名的天文設(shè)施集群發(fā)展，以空間集聚和學(xué)科關(guān)聯(lián)為導(dǎo)向進(jìn)行布局是一大特征。

去年底，圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡項目設(shè)備完成系統(tǒng)集成，正式進(jìn)入聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段。同時，他們也決定復(fù)制“拉索”“山上的觀測基地+城里的科研基地”這一模式。也是在去年，陳明君上山進(jìn)行觀測陣列的維護(hù)工作。到了晚上，他跑到圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡處，和吳俊偉一起鼓搗攝影設(shè)備，看如何以拋面天線為前景，把流星雨拍得更美。閑暇時，陳明君最愛在山頭游走，而山上的“朋友圈”還在逐漸擴(kuò)大。

劉煜分析，稻城擁有海拔相對較低的后勤候選基地，可利用的平坦面積廣，容易形成大科學(xué)集群，這也為集中布局、獲得地方支持提供了基礎(chǔ)。2021年11月，甘孜州稻城高海拔天文科學(xué)中心成立，意在服務(wù)大科學(xué)裝置項目落地及相關(guān)專家、天文科技普及工作和地方“科技+旅游”產(chǎn)業(yè)發(fā)展。“機(jī)構(gòu)的設(shè)立，是為了讓科研人員能把更多精力放在科學(xué)研究上。”稻城高海拔天文科學(xué)中心主任汪洋表示，稻城正集中力量打造天文科研高地，眾多設(shè)施相互配合、相互補(bǔ)充，為開展大氣、環(huán)境、空間天氣等多種形式的前沿科學(xué)交叉研究提供實驗平臺。

去年底，國家重大科研儀器研制項目、世界最大的軸對稱太陽望遠(yuǎn)鏡“2.5米大視場高分辨率太陽望遠(yuǎn)鏡”正式敲定落戶稻城。項目負(fù)責(zé)人、南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授丁明德介紹，早在選址階段，稻城就是排名靠前的候選點。負(fù)責(zé)望遠(yuǎn)鏡自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)研制的中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所就在成都，也為稻城增加了重量不輕的“砝碼”。

“除了得天獨(dú)厚的自然條件，大家還看重一些‘科技硬指標(biāo)’?！卑自葡枇信e，比如，周邊經(jīng)濟(jì)狀況、學(xué)科布局情況以及國際開放程度等，綜合來看，四川顯然是“首選”，能夠支撐大科學(xué)裝置的可持續(xù)發(fā)展。

前不久，曹臻赴中科院國家空間科學(xué)中心開展了學(xué)術(shù)交流。未來，兩個“觀天神器”有望在空間天氣領(lǐng)域展開一系列合作。而西南交通大學(xué)的研究團(tuán)隊，也在依托“拉索”的數(shù)據(jù)開展雷暴相關(guān)物理研究。

劉煜記得，2011年，自己踏上稻城土地時，縣城只有一條正街，吃早飯的地方一個手掌就能數(shù)過來。在當(dāng)時，“稻城”對很多科研工作者而言還是一個陌生的名字?！罢鏇]太多了解?！眳强?021年來到稻城時，也完全沒有想到，這將是他人生中最重要的一段經(jīng)歷。而稻城，給予了他們最慷慨的禮物。

2021年2月，無名山上，我國自主研發(fā)的日冕儀成功觀測到白光日冕信號。研究日冕是解決太陽物理領(lǐng)域重大未解之謎的必經(jīng)之路，在沒有日冕儀的情況下，研究人員只能在發(fā)生日全食的時段展開觀測。當(dāng)看到閃爍著銀色光暈的白光日冕像時，劉煜難掩心中的激動——這說明，多年的尋找沒有白費(fèi)，稻城確實是一個優(yōu)良的天文臺址，具備開展高水平太陽物理觀測研究的自然環(huán)境。

在一次聊天中，中國科學(xué)院紫金山天文臺原臺長楊戟曾與劉煜分享過這樣一個故事：上個世紀(jì)90年代初，在為一個射電天文學(xué)臺站選址時，他們曾經(jīng)騎著毛驢翻山越嶺進(jìn)入過稻城，但當(dāng)時這里的交通、后勤等條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如其他地區(qū)，因此作罷。如今，稻城這座“失落的小城”，終于重新散發(fā)出屬于它的光彩。

海拔6032米的仙乃日是稻城璀璨奪目的最高山峰，而在海子山、無名山、波瓦山，世界一流的天文科技創(chuàng)新高地已慢慢崛起。

“目前，稻城天文設(shè)施集群已經(jīng)初具規(guī)模?！彼拇ㄊ“l(fā)展和改革委員會創(chuàng)新與高技術(shù)發(fā)展處處長易成波表示，四川支持天文觀測設(shè)施在稻城落地建設(shè)，加快打造世界一流的天文觀測基地。

四川省發(fā)展和改革委員會成立了省創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展中心，把服務(wù)支撐重大科技基礎(chǔ)設(shè)施作為一項重點工作。省創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展中心主任繆建忠表示，“中心將為科學(xué)家搭建公共交流平臺，努力服務(wù)好稻城天文科學(xué)園建設(shè)”。此外，為推動更多天文科研機(jī)構(gòu)和專家團(tuán)隊以“拎包入住”的方式進(jìn)駐稻城，甘孜州還將統(tǒng)籌考慮各類天文觀測設(shè)施科研運(yùn)維需求，整體規(guī)劃建設(shè)稻城綜合運(yùn)維保障基地，完善供氧、供電、信息等設(shè)施，提供全方位服務(wù)。

“仰觀宇宙之大，俯察品類之盛?！卑自葡柁k公室掛著這樣一副書法作品。這是“拉索”正式落地稻城后，他的妻子書就的，也代表著眾多工程建設(shè)者的心聲——科研工作需要心懷夢想去“仰望”，更需要腳踏實地“俯察”。

2月，高原上的風(fēng)聲依舊呼嘯。

在陳明君看來，稻城的風(fēng)是“有形”的——當(dāng)他劃船進(jìn)入水切倫科夫探測器“大棚”內(nèi)部進(jìn)行巡檢時，為探測宇宙線特意做得很輕薄的鋁合金屋頂，伴隨著“嘩啦啦”的聲響，會泛起無盡的波浪。在這樣的風(fēng)中，2.5米大視場高分辨率太陽望遠(yuǎn)鏡項目團(tuán)隊成員正在無名山上進(jìn)行臺址考察工作，以確保望遠(yuǎn)鏡建造在最合適的地點。

“最晚2023年底動工，2026年全部建成并投入觀測?！睆氖?0多年太陽爆發(fā)研究的丁明德介紹，到那時，國際大型太陽望遠(yuǎn)鏡將集中在三個不同時區(qū)：美國的夏威夷群島、歐洲加那利群島，以及中國的西部地區(qū)。人類將在24小時內(nèi)，完整地觀看到太陽的每個細(xì)節(jié)。

丁明德說，天文觀測有一定的偶然性，需要好時機(jī)、好天氣。在盡全力確保設(shè)備萬無一失后，或許只能靜靜等待——等待宇宙的禮物，再次在稻城降臨。

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