在4526米高度建一座“零海拔”天文觀測站

吳純新

我國首座零海拔天文觀測站——慕士塔格天文觀測站投入使用后，天文學(xué)家將開展宇宙學(xué)、恒星形成與演化等領(lǐng)域的觀測研究以及高分辨率光學(xué)成像觀測研究。該觀測站將為高海拔地區(qū)科研工作人員的生命健康提供安全保障，為我國天文科考快速發(fā)展提供強(qiáng)力支撐。

無須制氧，就能實(shí)現(xiàn)氧壓同補(bǔ)，讓室內(nèi)整體氧含量提升60%以上；在高原地區(qū)，可將室內(nèi)大氣壓力、溫度濕度等關(guān)鍵人居指標(biāo)改善至與平原地區(qū)相當(dāng)水平……近日，我國首座零海拔天文觀測站——慕士塔格天文觀測站，在新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州投入使用，這將持續(xù)為高海拔科學(xué)研究工作保駕護(hù)航。

可將等效海拔高度降至與平原相當(dāng)水平

慕士塔格天文觀測站地處西昆侖山脈第三高峰——慕士塔格峰附近，海拔4526米，總建筑面積約150平方米，具備科考、居住、辦公等功能。

據(jù)介紹，利用該觀測站，天文學(xué)家將開展宇宙學(xué)、恒星形成與演化、銀河系動(dòng)力學(xué)與演化、星系和活動(dòng)星系核、太陽系外行星與太陽系天體等領(lǐng)域的觀測研究。同時(shí)，基于觀測站周圍優(yōu)良的大氣視寧度條件，天文學(xué)家還將在此開展高分辨率光學(xué)成像觀測研究。

“山頂氣壓和氧氣濃度，僅相當(dāng)于平原地區(qū)的55%左右?！敝袊ㄖ冗M(jìn)技術(shù)研究院高海拔人居環(huán)境工程研究中心副主任葉智武介紹，這意味著天文學(xué)家在這種高海拔地區(qū)工作時(shí)，將長期處于低壓、低氧、低溫、強(qiáng)紫外線的惡劣環(huán)境中。

為減輕高原反應(yīng)對(duì)科研工作者造成的急性高原反應(yīng)及慢性損傷，中國建筑第三工程局有限公司與北京師范大學(xué)、中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)開展合作，針對(duì)高原天文工作，創(chuàng)新性地研制了一款科考型增壓建筑。

該建筑體采用類似于空間站和飛機(jī)機(jī)艙的增壓氣密技術(shù)，能將室內(nèi)氣壓整體增壓至1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，以此解決高原低壓、缺氧問題，營造出等同于平原地區(qū)（即零海拔地區(qū)）的環(huán)境。

葉智武說，零海拔增壓建筑由集成設(shè)備控制系統(tǒng)、增壓補(bǔ)氧系統(tǒng)、室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、有序氣流組織系統(tǒng)等智能化系統(tǒng)組成，這些智能化系統(tǒng)可一鍵啟動(dòng)，快速調(diào)節(jié)過渡區(qū)壓力，僅需3分鐘，居住空間主要環(huán)境指標(biāo)就能達(dá)到零海拔標(biāo)準(zhǔn)。

慕士塔格天文觀測站建筑體能將室內(nèi)人體感受等效海拔高度降至與零海拔相當(dāng)?shù)乃?，因此也被稱為“零海拔天文觀測站”。這有望為我國天文科考工作進(jìn)入快速發(fā)展新階段提供強(qiáng)力支撐。

為地基光學(xué)天文觀測提供優(yōu)質(zhì)條件

2003年，中國科學(xué)院國家天文臺(tái)牽頭進(jìn)行中國西部天文戰(zhàn)略選址，陸續(xù)監(jiān)測并選出了西藏阿里、四川稻城、新疆慕士塔格、青海冷湖4個(gè)高海拔臺(tái)址。這些臺(tái)址都位于海拔4000米以上，可為天文觀測提供優(yōu)質(zhì)的觀測條件。

“天文臺(tái)址上空的空氣越稀薄，對(duì)天體輻射信號(hào)產(chǎn)生的影響越小，因此開展地基光學(xué)天文觀測需要在海拔盡可能高的地區(qū)?！北本煼洞髮W(xué)天文系教授張記成說，常規(guī)地基大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡要建在可滿足海拔高、氣候干燥、視寧度好、遠(yuǎn)離城市燈光污染等典型條件的地區(qū)。

張記成介紹，進(jìn)行地基光學(xué)天文觀測時(shí)，天文學(xué)家要在地球上利用天文觀測設(shè)備透過地球大氣對(duì)天體進(jìn)行觀測，因此其準(zhǔn)確性會(huì)受到多種因素影響。例如，地球大氣中的物質(zhì)會(huì)吸收或散射掉部分來自宇宙的天體信號(hào)。近年來，城市的快速發(fā)展加快了人口與工業(yè)的聚集速度，由此帶來的光污染及空氣污染等問題，都會(huì)對(duì)地基天文觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

結(jié)合我國地勢和人口分布等特征，天文學(xué)家在選址時(shí)將目光投向了天文觀測條件更好的西部高海拔地區(qū)。慕士塔格天文觀測站臺(tái)址位于我國西部邊陲，在時(shí)域天文觀測設(shè)備布局和空間觀測任務(wù)執(zhí)行等方面，具有獨(dú)特的地理經(jīng)度優(yōu)勢。觀測站所在地區(qū)距城市較遠(yuǎn)，附近人口稀少，遠(yuǎn)離光污染和其他工業(yè)污染，且氣候干燥，無沙塵天氣。

天文觀測是一項(xiàng)長期的基礎(chǔ)性科學(xué)研究。張記成表示，零海拔天文觀測站的建成投用，將為在高海拔地區(qū)開展天文臺(tái)址監(jiān)測、天文設(shè)備建設(shè)、觀測設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)等相關(guān)工作人員的生命健康提供安全保障，有效提高在站人員的工作與休息效率，極大緩解有高原反應(yīng)的在站人員身體狀況，有利于天文學(xué)家長期在此從事相應(yīng)的觀測和研究工作。