崑崙站天文項目施工現場。 周旭提供

　　太陽被竹竿遮擋，周圍沒有任何散射光，顯示冰穹A極佳的大氣透過率。 商朝暉提供

南極天文台效果圖。 宮雪非提供

　　上周傳來消息，中國第27次南極考察隊自去年底進入位於南極冰穹A地區的崑崙站後，經過連續緊張工作，已經成功完成世界最高水平天文科考支撐平台的安裝、調試並開始投入運行，從而正式拉開了我國在南極建造天文台的帷幕——

　　大氣穩定、乾燥、寒冷

　　冰穹A有三個世界之「最」

　　國家天文台南極天文中心主任王力帆介紹說，自從2005年1月18日，中國南極科考隊率先登上被稱為「人類不可接近之極」的冰穹A後，經過幾年的實驗觀測發現，南極冰穹A有三個世界之最，使它成為地球上最好的天文台選址。

　　我們都有這樣的生活經驗，天空上的星星經常會「眨眼睛」，這是由於大氣的抖動造成的。在地球上的其他地區，距地面幾百米乃至幾公里的地方，大氣都存在著明顯的抖動，這對天文觀測有著很不利的影響。而在南極冰穹A，大氣抖動基本集中在距地面十幾米以下的空間，在此之上的空間中，大氣就變得十分穩定。換句話說，在南極冰穹A，我們只要把天文望遠鏡架射在距地面十幾米高的地方，就可以基本擺脫大氣抖動的干擾。

　　除了穩定之外，這裡的大氣還非常稀薄、透明，可以說是一個「准空間」的環境。

　　南極冰穹A還是世界上最乾燥的地方，空氣中的水分子含量是世界上最低的。因為大氣中的水分子可以吸收外來的電磁波，特別在太赫茲波段尤其如此，因此在地球上其他地方難以進行太赫茲波段的觀測。而在南極冰穹A，這個難題就可以迎刃而解。

　　其實，大氣最穩定最乾燥，都和另一個世界之最聯繫在一起——南極冰穹A是地球上最寒冷的地方。就像蒸鍋一樣，地表氣溫高會直接帶來大氣的不穩定，而寒冷則是大氣穩定的直接原因。乾燥也是和寒冷直接相關的，因為太冷，地表上的水分子就會被凍住，不容易揮發到大氣中。

　　寒冷不但帶來穩定和乾燥，它本身也是天文觀測極為有利的條件。我們知道，凡是有溫度的物體都會有紅外輻射。在一般的地方，紅外波段的背景會很亮，就像白天一樣。而在南極冰穹A，紅外輻射的背景就會大大降低。

　　無人值守自主運行

　　南極天文科考平台世界領先

　　我們知道，南極分夏冬兩季，夏季基本上都是白天，冬季基本上都是黑夜。這就決定了，南極的天文觀測基本上要在冬季進行，而且必須是在無人值守的情況下進行。

　　因此，南極建天文台，首先要有一套可以在無人值守的極端環境下獨立運行的控制系統，包括發電系統、結構與溫控系統、現場主控系統、數據存儲系統、通信及國內監控系統等，利用這些系統提供南極天文望遠鏡等觀測設備運行所需的電力，並對天文設備進行實時監測、遙控及數據通訊。而這套系統就組合在此次在崑崙站安裝成功的天文科考支撐平台內。

　　南極的氣候非常寒冷，特別是冬季氣溫可以達到零下80多攝氏度。很多計算機系統在這樣的條件下都會失靈，因此還必須有一套溫度控制系統，可以保持平台工作空間的溫度在零下20攝氏度以上。所有這些系統都要保證在至少一年的時間內能夠不間斷地工作，否則就會前功盡棄，這就對整個系統的穩定性提出了很高的要求。

　　將來天文台正式建成後，這裡的計算機系統會時時處理觀測來的海量數據，一些重要的數據可以通過銥星電話即時傳回到國內進行分析，而大部分的海量觀測數據可以儲存在電腦內，等待夏季到來的科考隊員取走。

　　據介紹，南極冰穹A天文科考智能平台此前被運往海拔4300米的西藏羊八井地區進行了高原測試，安裝調試後，對各系統、各部件都進行了嚴格測試，各項技術指標均達到設計要求。

　　該平台由東南大學和南極天文中心聯合研製，為我國首座獨立設計、製造、運行管理與維護的天文科考智能支撐平台，單台機組輸出功率1.8KW，最多可6台機組並網運行，可實現無人值守自主運行，在輸出功率、智能化程度等方面已超出了國外同類平台。由於其遠程監控和數據接收中心位於國內，該平台還打破了我國南極天文科考受制於人的尷尬局面。

　　王力帆介紹說，像這樣的科考平台，在全世界也是領先的甚至可以說是獨一無二的。

　　暗物質、黑洞、宇宙起源

　　瞄準物理學天文學根本問題

　　據瞭解，自從2005年1月中國南極科考隊登上冰穹A後，我國已經在這個地區進行了一些天文觀測，但使用的都是一些小型望遠鏡。

　　從今年天文科考平台運入南極安裝調試開始，我們將正式進入南極天文台的建設。平台安裝調試成功後，明後年將陸續把一些較大型的觀測系統運入南極。這些較大型觀測系統包括三個望遠鏡，口徑都在50厘米左右，稱作南極施密特望遠鏡陣（AST3），預計2013年左右可以全面運行觀測。

　　這套觀測系統的主要科學目標是做超新星研究，以及利用微引力透鏡效應搜尋太陽系以外行星，這使得AST3有望成為地面上最強大的系外行星搜尋系統之一。此外，這套觀測系統還可用來發現瞬變源和特殊天象等。

　　王力帆介紹說，這些望遠鏡已經造好，再過兩個月就將在國內進入測試階段。它們是實力非常強大的望遠鏡，儘管口徑不大，但分辨率相當高，一幅圖視場的大小可以裝50個月亮——作為比較，普通望遠鏡只能看到月亮上幾百分之一的區域。

　　在進一步的規劃中，我們還考慮在南極安裝1台2.5米光學紅外望遠鏡和1台5米太赫茲射電望遠鏡。它的建設將讓中國成為世界地基天文觀測領域的領頭羊。

　　王力帆介紹說，由這兩個望遠鏡組成的觀測系統，科學目標是進行「兩暗一黑三起源」的探索研究。所謂「兩暗」是指暗物質、暗能量，「一黑」是指黑洞，「三起源」是指宇宙起源、天體起源和宇宙生命起源。

　　所有這些目標，都瞄準的是當前物理學和天文學最根本的問題。以宇宙生命起源問題來說，生命從哪裡來？是不是只有地球上有生命？要回答這個問題，就要搜尋宇宙中可能允許生命存在的物理環境。因為十幾年前系外行星的發現，讓這個問題變得更有意義。目前國際天文觀測中一個重要的目標，就是希望發現與地球環境相似的行星，比如上面要有水、有氧氣、要溫度適宜等。而南極天文台的建成，將有希望在這方面大有作為。

　　鏈接

　　南極冰穹A和崑崙站

　　冰穹A，又叫DOME-A，是南極內陸冰蓋海拔最高的地區。

　　2005年初，我國南極科考隊首次登上南極內陸冰蓋最高點，當時一支由13人組成的中國第21次南極考察崑崙科考隊，2004年12月從中山站啟程，2005年1月18日下午3時許，博士生張勝凱將一根標誌桿深深地插進一片地裡。這一歷史時刻，標誌著人類首次確定了南極內陸冰蓋最高點的位置：南緯80度22分00秒，東經77度21分11秒，海拔4093米。

　　冰穹A地區直接接受來自地球平流層大氣的沉積，這裡的冰蓋是原始堆積形成的，儲存著全球的氣候和大氣環境信息。冰穹A地區也是南極冷源的中心區，可望獲得近期地球表面的最低溫度資料。

　　中國首個南極內陸考察站為「中國南極崑崙站」，於2009年1月27日勝利建成。位置確定為南緯80度25分01秒，東經77度06分58秒，高程4087米，位於南極內陸冰蓋最高點冰穹A西南方向約7.3公里。崑崙站是世界第六座南極內陸站，也是中國繼在南極建立長城站、中山站以來，建立的第三個南極考察站。