我們為什么要在南極建造望遠鏡？

李正陽

向“人類不可接近之極”接近

人跡罕至的南極洲是地球上最南邊的大陸，冰蓋像一只帽子蓋住了南極的大陸江海，平均冰厚2千米，已探測到的極低氣溫接近-100℃。雖然自然環境惡劣，然而南極的內陸高原卻是地球上最好的觀星地，尤其是被譽為“人類不可接近之極”的內陸最高點冰穹A。

冰穹A，海 拔410 0米，空氣稀薄，年平均氣溫-56℃，擁有長達3個月的極夜，擁有約90%的晴夜。正是這樣一個冷、暗、干燥、氣流穩定的自然條件，使得冰穹Ａ具有地面上天文觀測最清晰的視野，地球上最澄澈的星空，“準空間”的天文觀測條件是支撐南極天文學發展的珍稀資源。

我國于2009年在冰穹A建立首個南極內陸考察站——昆侖站。依托昆侖站，中國科學院研究單位與中國極地研究中心合作研制了多臺套天文觀測設備，其中包括人類歷史上首次探測到引力波光學對應體之一的南極巡天望遠鏡（AST3-2）等。

中山站串起我國南極天文觀測鏈

南極是“空間和天文觀測”的優勢場所，發展南極天文、建造自主研制的一流天文觀測設備，對我國天文探索和深空探測具有重要的意義。

中國極地研究中心、中國科學院國家天文臺和中國科學院南京天文光學技術研究所組建科研團隊（以下簡稱極地創新團隊），擬依托我國南極考察站，構建中山站-泰山站-昆侖站的天文觀測鏈路，推動南極天文觀測體系化發展。

中山站位于南極大陸邊緣，是通往南極內陸深處的門戶。作為常年有人值守的科考站，中山站為昆侖站天文設備運行和維護提供了可用的堅實基地，也為自主研發南極天文設備，提供了珍貴的一手實時觀測、測試數據。中國第32次南極科學考察期間，中山站安裝了首臺天文光學望遠鏡“南極亮星巡天望遠鏡（BSST）”并開展越冬觀測試驗。

中國第38次南極科學考察期間，極地創新團隊在南極中山站建立首個天文觀測平臺，安裝了一套有五個鏡筒組成的小型望遠鏡陣列，可同時開展四個光學波段和近紅外波段天文觀測。該小型望遠鏡陣列由極地創新團隊自主研發，單鏡筒口徑150毫米，具備大視場巡天的能力，五個鏡筒全部架設在一臺直驅式赤道儀上，可開展太陽系外行星等時域天文學觀測和空間環境監測。

極低溫下的南極望遠鏡也能“移動打靶”

匹配優異的南極天文臺址，南極天文光學設備需要實現對移動天文目標的高精度跟蹤測量，獲得恒星連續的光度變化、顏色變化的精確數據等。

小型望遠鏡陣列，包括4個光學波段鏡筒（單鏡筒口徑150毫米，視場直徑6°）和1個近紅外0.9-1.7微米觀測鏡筒（口徑200毫米，視場7′×5.6′）。五個鏡筒集成架設在直驅式赤道儀上，具有角秒級指向和亞角秒級的跟蹤精度，能將天體目標鎖定到望遠鏡觀測視野中，開展高精度的光度和顏色測量。

南極望遠鏡就好比運動員在冬季奧運會上的移動打靶，需要在極低溫（中山站-45℃）、風霜雪的考驗下，穩定地打中5千米遠處的1元硬幣，難度極大。

留守南極中山站的科學家在越冬期間正通過室內遙控望遠鏡進行有序的觀測和拍攝。目前，望遠鏡運行良好，未來將會有大量專業數據陸續傳回國內，由后方科研人員進行系統性分析。

在南極，尋找宇宙終極問題的答案

幾千年前，屈原向天發問：上下之形，何由考之？日月安屬，列星安陳？

幾千年后，我們正在南極尋找這些答案。

我國已先后在南極建設了包括中國之星小望遠鏡陣列（CSTAR），南極巡天望遠鏡（AST3），南極亮星巡天望遠鏡（BSST）等一系列光學天文觀測設備，取得了例如引力波光學對應體搜尋測光觀測、系外行星候選體搜尋等突出科學成果。

目前極地創新團隊首批次部署南極的天文光學設備，以大視場、中小口徑巡天望遠鏡為主，擬在靠近南天極附近的天區搜尋太陽系外行星，并開展多波段測光、近紅外波段觀測實驗。通過對系外行星的搜尋測光觀測，可以回答諸如宇宙中是否存在類地球行星、人類是否孤獨等科學問題。