冷湖“不冷”：我国之世界级天文台呼之欲出
天文台的选址从某种程度上决定了观测的质量。在今天举办的推进“青海冷湖国际一流天文观测基地”建设发布会上，记者获悉：中国科学家在青海冷湖地区发现国际一流光学天文台址——冷湖天文观测基地，未来它将成为东半球一处世界级天文台址。现场，中科院国家天文台、青海省科技厅和海西州人民政府共同签署了青海冷湖天文基地共建合作协议。
光学/红外天文观测台址是极其宝贵的战略性资源，关系到天文观测、航空航天、大气光学等多个重点领域的发展。目前，全世界公认的最佳观测台址为智利北部山区、美国夏威夷莫那卡亚峰以及南极内陆冰穹地区。
冷湖位于青海省海西州西部无人区，因境内呼通诺尔湖而得名。“夜晚无云、无光污染、空气透明度高以及视宁度好是光学天文台址的必备条件，世界上具有优良的光学天文观测条件的台址屈指可数。而现在的测量数据表明，冷湖台址是‘世界级台址’，具有优良的光学天文观测条件。”中国科学院国家天文台研究员赵永恒表示。
除了无可比拟的优秀条件，冷湖台址的选择还填补了天文研究的一个空白。“对天文学研究而言，冷湖的地理位置最为重要。因为其它几个顶级台址都处于西半球，如果一个重大天文事件发生在西半球的白天，我们将错过重大科学发现的机遇。这个台址突破了长期制约天文、行星科学、空间科学和其它相关领域发展的一个瓶颈。”中科院国家天文台研究员邓李才强调。
海拔高、干旱少雨、人口密度低、电磁宁静、空气水分含量低、云量覆盖少、日照时间长……事实上，上世纪80年代中国天文资源普查时，凭借得天独厚的优势，地处青藏高原的冷湖就进入了中国天文学家的视线。但之所以迟迟没有付诸选址行动，是因为当时的判断是冷湖不适合建设天文台。“冷湖地区比邻塔克拉玛干沙漠，加上本地的地貌特征，在没有实地考察的时候，天文学家们认为冷湖不适合。”邓李才解释。
不过，后来的实地考察和监测数据改变了天文学家们的看法。“风沙是随高程指数下降的，只要域内存在高山，是可以重新考察的。”邓李才介绍，开始选址工作前研究团队对冷湖境内的赛什腾山区进行实地考察后发现，这座山的山峰高达4500米，在20公里的距离内相对柴达木盆地有1500米高差，完全可以避免沙尘的影响。于是，自2018年1月启动了青海冷湖地区的天文选址工作，建成了关键参数的测量平台，并进行了连续3年的监测。
最终的结果让选址团队很是惊喜：综合衡量，冷湖台址与国际最佳天文台址夏威夷莫那卡亚峰和智利各天文台相比基本持平。
以视宁度（望远镜显示图像的清晰度）为例。冷湖赛什腾山C区（4200米标高点）的视宁度中值为0.75角秒。具体来说意味着什么？角秒是度量角度的单位，1角秒等于1/3600度，人的肉眼难以观察到。视宁度中值小于1角秒即可被视作进行天文观测的理想数值，而冷湖地区的视宁度中值只有0.75角秒，这个参数与国际最佳台址同期数据大致相同，全面优于其他台址，也表明冷湖的大气稳定度极好。
不仅如此，在红外观测条件上，冷湖赛什腾台址的可沉降水汽指标是所有国际一流台址中最为优越的，它对“物质起源”和“生命起源”等极端科学目标的研究非常重要；在夜间温度起伏指标上，冷湖的这一指标的中位数是2.4度，就像一个恒温器一样，一入夜温度就不怎么变化了，这就为空气凝聚创造了良好条件。
“与其他世界级天文基地相比，冷湖台址所具备的优势是综合的，一是其地理位置和便利的交通运输等保障条件；二是这个台址填补了国际优质天文台在地理分布上的空白。”中科院国家天文台台长、中科院院士常进表示，这些优势对于开展天体物理前沿领域的原创性探索极其重要。在我国，光学天文设备发展相对滞后，其原因之一就是缺少可以支撑大型设施的台址。相信冷湖台址将助力我国天文学家在相关领域技术发展和原创性科学研究上取得突破。
“智利充分发挥自身资源优势，将发展天文作为国家战略大力推动，吸引了众多顶尖天文科学重器在智利落地，为智利赢得了前沿研究、社会经济等方面的巨大发展机遇和空间。”在中科院副院长张涛看来，冷湖台址的光学观测条件比肩国际一流大型天文台。“这一台址的确定突破了长期制约我国光学天文观测发展的瓶颈，为我国光学天文发展创造了重要机遇，也为国际光学天文发展提供了宝贵的战略资源。”
据了解，冷湖天文观测基地目前已经有中国科学院国家天文台、中国科学院紫金山天文台、中国科学技术大学、中国科学院地质与地球物理研究所、清华大学、西华师范大学6家科研机构及高等院校的8个项目，共计27个光学望远镜在建设中，到2022年底会有32个望远镜建成运行，届时将成为亚洲最大的天文观测基地。
以“中国科学技术大学——紫金山天文台大视场巡天望远镜”项目为例，目前其基础建设已经完成，望远镜将于2022年开始安装并投入天文观测，届时有望成为北半球光学时域巡天能力最强的望远镜。大视场巡天望远镜科学目标主要包括两个方面：第一是观测和研究宇宙中所有光度变化的天体，包括大家熟悉的引力波电磁对应体、黑洞、超新星等，发现和探索各类新天体、新现象，揭示和解决这些天体变化的物理起源；第二是观测和研究宇宙中位置变化的天体，包括开展太阳系全景普查和近地小行星搜寻等，研究太阳系如何形成和演化，开展近地小行星风险评估和防御研究，服务于国家安全和国家深空探测战略需求。
“冷湖是一个可以承载我国天文和相关学科发展未来的台址，同时冷湖观测基地也会极大地促进青海省海西州区域内社会经济的发展。”邓李才介绍，目前签署落地协议的望远镜项目，囊括了我国高校和科研机构正在研制和规划的绝大多数项目。
