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杨帆:踏遍冷湖戈壁 他给望远镜找到最适合的家

2021-08-30 科技日报 张蕴
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位于赛什腾山海拔4200米的选址点C区

杨帆在赛什腾山 张春光摄

  在之前的团队,我已经有了较为确定的科研方向并做了一些相关工作,转换赛道其实有一定风险。选址可能是天文领域中最艰苦的工作之一,像拆盲盒,谁也不知道里面是什么。—— 中国科学院国家天文台助理研究员 杨帆

  青海冷湖,一个原本因石油资源枯竭而接近荒废的小城最近因被选定为世界级天文观测台址,得到了前所未有的关注。

  8月18日,《自然》杂志发布了我国科研人员一项关于天文观测台选址的重大科学进展。中国科学院国家天文台研究团队于2018年1月在青海冷湖地区开启天文观测台选址工作,并建成关键台址参数测量平台。经过连续3年的监测,相关研究人员发现,冷湖台址完全可与国际公认的最佳天文台址比肩。

  “那3年,我们的目标只有一个,就是给未来望远镜找到最适合落户的家。”说这话的是杨帆,他是中国科学院国家天文台助理研究员、上述选址团队的核心成员之一。

  歌里唱天上的星星一闪一闪亮晶晶,但其实多数天体是不会闪的。“一流的天文望远镜,要能‘看’到天上最暗的星。这不仅需要望远镜‘视力’好,更需要极佳的视野——晴朗的夜空,而冷湖恰恰具备这一点。”杨帆说,他和团队要做的,就是找到冷湖的最佳观测点,“让望远镜能在此处看到最暗的星”。

  8月26日,杨帆接受科技日报记者专访,讲述了这3载的选址历程。

  “选址像拆盲盒,谁也不知道里面是什么”

  冷湖镇,曾是我国重要的石油重镇,但随着资源日渐枯竭,昔日的采油小城逐渐失去光彩。不过,此地海拔高、云量低、日照充沛、降水少、交通便利又远离城镇的光污染,布局天文大科学装置的优势十分明显。

  中国科学院国家天文台首席研究员、博士生导师邓李才将目光投向了冷湖。2017年末,他踏上了冷湖“踩点”考察路。只是冷湖究竟是不是一个光学天文台的理想“居所”,当时谁的心里都没有底。

  “你要不要跟我去冷湖选址?”一天,邓李才向杨帆发出邀请。这一问,打破了杨帆循规蹈矩的科研生活。

  80后杨帆是一名“院二代”,其父母均为中国科学院科研人员,从小耳濡目染,让杨帆自幼便对科学研究产生了浓厚兴趣。博士毕业后,杨帆来到中国科学院国家天文台从事天文研究工作。

  一番思想斗争后,杨帆惜别原团队——国家天文台红外天体物理团组,加入邓李才负责的恒星与恒星系统团组。

  “在之前的团队,我已经有了较为确定的科研方向并做了一些相关工作,转换赛道其实有一定风险。选址可能是天文领域中最艰苦的工作之一,像拆盲盒,谁也不知道里面是什么。” 杨帆回忆道。

  2018年3月,跟随邓李才的脚步,杨帆初次来到冷湖。

  从北京乘坐飞机,直飞青海德令哈,落地后乘车4小时抵达冷湖镇,再前往选址所在区域。望着眼前茫茫戈壁滩、高耸的石山,杨帆第一次感受到“世界屋脊”——青藏高原的魅力。

  冷湖地区日照充足、降雨很少、晴夜数有保障,确实优势明显,但在总面积1.8万平方公里的区域里,台址究竟该建在何处,这成了摆在他们面前的第一道难题。

  此后一个月,为找到最佳观测点位,寻址团队科研人员踏遍了冷湖戈壁荒滩,一座比戈壁滩平均海拔高出1000至1500米的“石头山”——赛什腾山走进团队的视野。

  “赛什腾山海拔4200米,海拔越高大气层越薄,大气对星象观测的干扰越少,沙尘相比山下戈壁少。我们又调取了赛什腾山区过去几十年的卫星云量数据,发现赛什腾山作为天文台址确实很不错。”杨帆回忆道。

  “我这辈子的山,都在这里爬完了”

  锁定赛什腾山后,下一步团队要做的,就是验证他们的判断。“我们计划在赛什腾山搭建观测设备,并对各项天文数据进行分析。”杨帆说。

  可赛什腾山的研究条件,让团队上下再次犯了难。这里不通车、无水无电无网络,天文设备如何搭建?施工人员如何作业?如何给运维设备供电?

  “天文望远镜以及各种大型设备,由直升机‘出马’运输,小型设备就靠手提肩扛。登赛什腾山需3个小时、下山需两个半小时,我们上山前需带齐一切有可能用到的设备,否则这一天就算白来一趟。”杨帆说,“我这辈子的山,都在这里爬完了。”

  上山不易,高原反应令人反应迟缓,加之在寒冷气候下,背负重达十余斤的逆变器、各类仪器替换设备。每一次爬赛什腾山,都是对科研人员体力、脑力的多重考验。

  利用仪器取得观测数据后,杨帆和团队其他成员还要将数据传回北京,进行更细致的分析。此外,监测设备还需要维修、维护,于是他开启了冷湖、北京两点一线的生活。

  为了赶进度,自2018年起,团队成员常在半天之内从北京飞抵冷湖再登上赛什腾山。赛什腾山顶的含氧量仅为北京的60%,短期内海拔的巨大差异,让团队几乎所有人都出现了耳鸣、心跳加速、头疼等高原反应。

  好在为了方便科研,当地人员在赛什腾山为团队成员建了一个小木屋。“自此,我们和仪器总算有了遮风避雪的地方。”杨帆说。

  “仅有的太阳能和电池要供给各类仪器设备,小木屋内唯一的取暖设备就是羽绒服、睡袋和棉被。”杨帆说,自己和同事常常是穿着羽绒服再用被子裹着全身、露出脸,守着仪器过夜。

  冬日夜长,是观测天象的最佳季节,但冬天的赛什腾山,山顶温度低至零下20多摄氏度。“由于低温,带上山的自热食品因加热用的水袋结冰而无法食用。这让长期生活在北方、习惯了冬天有暖气的我,用了很长一段时间才适应。”杨帆回忆道。

  2018年10月,台址正在做基建。为了调试设备、监测夜间视宁度,杨帆在赛什腾山住了整整一周,他和山上进行基建的工人同吃同住。期间,他还遇到过狐狸乞食,听到过小木屋外狼的嚎叫声……

  由于调试光学设备不能戴手套,在户外作业十几分钟团队成员的手脚已被冻得完全失去知觉,上下山的过程也变得更为艰辛。“冬天上山途中积雪最深的地方,我一脚踩下去,整条腿都被没在雪沟里,只能用手把腿使劲拔出来。”杨帆说。

  “这是整个团队坚持不懈外加幸运的结果”

  论文在《自然》杂志发表后,杨帆表现得很平静。“科研失败是常事,成功只是小概率事件。冷湖如此优越的台址有幸被我们发现,这是整个团队坚持不懈外加幸运的结果。”他说。

  这种淡然部分来自于他的家庭。作为中科院子弟,杨帆自小在科学院大院玩耍,很早便懂得了科研的不确定性,“有成果出炉的高光,也有数十年无果的低谷”。

  少年时,杨帆便给自己作出了清晰的规划——考大学、读研、读博、做研究。高考后,他报考了北京师范大学生物系和数学系,在此之前,天文对他而言,还是个陌生的领域。

  由于热门系“满员”,杨帆就服从调剂来到北京师范大学天文系。当时,他并不知该校有天文系,而且还是当时全国仅有的两个天文系之一。

  “在中科院数学所工作的母亲曾认真问过我,是否考虑换专业学数学,这样将来毕业选择可能更多。不过,经过一年的基础课学习后,我对天文学产生了浓厚兴趣。因此,我坚定告诉母亲,我喜欢天文。这个决定,让我走到了现在。”杨帆说。

  博士毕业后,杨帆顺利入职中国科学院国家天文台,先后从事了LAMOST(郭守敬望远镜)光谱巡天先导巡天输入星表设计制定工作、正式巡天的银河系巡天部分制定输入星表以及利用巡天数据研究银河系结构相关工作,还参与了一些低面亮度星云的搜寻及性质研究工作。

  科研之外,作为一名青年科研人员,杨帆十分注重科研工作和生活的平衡。杨帆的爱好十分广泛,喜欢带家人自驾游、运动健身,在他看来,充分享受生活,才能更好地投入科研工作。

(原载于《科技日报》 2021-08-30 05版)

打印 责任编辑:阎芳

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