8月1日,在奇臺縣半截溝鎮(zhèn)石河子村,國家重大科研基礎設施、110米口徑的奇臺射電望遠鏡(QTT)建設正酣。這座重達6000噸的鋼鐵巨構,已完成直徑76米的環(huán)形軌道高精度裝調(diào),滾輪及中心體結構單元正在拼裝,座架結構安裝加速推進。
正在建設中的奇臺射電望遠鏡。新疆天文臺供圖
目前,QTT建設任務已過半,預計2028年建成。屆時,這座全球最大、精度最高的百米級全向可動射電望遠鏡,將以角秒級指向精度靈活巡天。其廣闊的頻率覆蓋范圍(0.27—30GHz,進一步擴展至115GHz)將成為脈沖星、快速射電暴、納赫茲引力波和研究天體與生命起源的“觀天巨眼”。
QTT的落戶,充分印證了新疆作為全球頂級“天文實驗室”的獨特稟賦。從支撐探月探火任務的烏魯木齊南山觀測站26米射電望遠鏡,到坐擁中國境內(nèi)最佳視寧度之一的帕米爾高原慕士塔格觀測站,再到遍布全疆的優(yōu)質(zhì)臺址資源,新疆正加速構建“射電光學并舉、基礎應用并重”的全域天文觀測格局。新疆,已成為中國天文挺進世界前沿的戰(zhàn)略支點。
天賜寶地:
獨特優(yōu)勢支撐前沿探索
新疆的天文觀測優(yōu)勢,源于得天獨厚的自然條件與國家前瞻性的戰(zhàn)略布局。
“新疆天文臺址資源豐富且優(yōu)質(zhì),可滿足射電、光學、太陽等多領域觀測需求,是國內(nèi)屈指可數(shù)的‘天文觀測全要素區(qū)域’。”中國科學院新疆天文臺黨委書記、QTT項目總指揮王娜說。
被譽為世界“天文谷”的奇臺觀測站,擁有良好的無線電環(huán)境,其大氣水汽積分含量均值小于6.6mm,冬季水汽含量不足2mm。這些優(yōu)異的臺址條件,使得QTT在毫米波天文觀測上具有顯著優(yōu)勢,為捕捉宇宙深處微弱信號提供了理想觀測環(huán)境。
帕米高原上的慕士塔格觀測站。新疆天文臺供圖
在光學觀測領域,海拔4520米的慕士塔格觀測站視寧度中值0.78角秒(衡量望遠鏡成像清晰度,數(shù)值越低越好),冬季大氣水汽含量低,加之公格爾雪山有效阻隔了城市光污染,314國道保障了高海拔運輸效率,共同構成優(yōu)良的光學天文觀測環(huán)境。
目前,在慕士塔格觀測站,50厘米衍射極限成像望遠鏡、月閃望遠鏡等設備已投入運行,1.93米光學望遠鏡即將安裝并啟用,昔日神秘的帕米爾高原正崛起為光學紅外觀測的前沿陣地。
王娜介紹,新疆的天文觀測條件國內(nèi)領先,除自然優(yōu)勢外,大部分觀測站點交通便利、支撐條件完善。慕士塔格觀測站與喀什觀測站形成“觀測—休整”聯(lián)動模式,兼顧科研效率與人員健康。
喀什觀測站自2009年正式運行以來,已連續(xù)多次開展衛(wèi)星偽距測量、VLBI聯(lián)測等工作,每年為衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供大量關鍵數(shù)據(jù)。
新疆天文領域的系統(tǒng)性優(yōu)勢,可追溯至早期建立的南山觀測站。該站始建于1991年,站內(nèi)運行著20多套射電與光學觀測設備,26米射電望遠鏡年均運行時長可達7000小時,1米光學望遠鏡、1.2米量子通信望遠鏡等其他主力設備也分秒必爭,憑借年均超250個晴夜的優(yōu)勢,共同構筑起探索宇宙的觀測矩陣。
新疆天文觀測的獨特優(yōu)勢,也吸引了國內(nèi)天文研究機構及高校在此積極布局。如烏拉斯臺觀測站致力于宇宙“第一縷曙光”探測,紅柳峽觀測站天籟計劃專注于暗能量研究,南山射電參考架望遠鏡主攻時空基準國家任務等,這些站點不僅是國家天文體系的關鍵落子,更是孕育重大突破的創(chuàng)新前沿。
硬核突破:
從基礎拓展到技術攻堅
7月28日晚,烏魯木齊縣甘溝鄉(xiāng)小峰梁南山觀測站,26米射電望遠鏡的巨型拋物面正緩緩轉(zhuǎn)向深空,將目光投向遙遠星際。這臺承載著厚重科研歷史的設備,如今已成為我國探月工程、火星探測VLBI(甚長基線干涉測量)測軌分系統(tǒng)的核心裝備,持續(xù)輸出高精度測軌數(shù)據(jù)。
南山觀測站全景圖。新疆天文臺供圖
事實上,南山望遠鏡的科研使命始于更早的基礎探索——
20世紀90年代,新疆天文臺科研人員利用南山25米射電望遠鏡(現(xiàn)26米射電望遠鏡的前身),在國內(nèi)最早開始進行脈沖星課題觀測研究。2000年,他們成功研制出國內(nèi)第一套脈沖星計時系統(tǒng),并堅持觀測300多顆脈沖星,在脈沖星轉(zhuǎn)動、輻射特性和星際介質(zhì)研究方面取得了顯著成果。
著名天文學家、中國科學院院士王綬琯曾高度評價:“用小望遠鏡做了一項重要的學科開拓,帶動了我國脈沖星實測研究。”
正是在南山觀測站長期磨礪出的觀測技術、數(shù)據(jù)處理能力與工程實踐經(jīng)驗,為團隊迎接更大挑戰(zhàn)——建設世界頂尖的QTT奠定了基礎。
在QTT長達十余年的預研與建設中,團隊突破角秒級高精度指向控制方法、掌握70微米精度大面板制造工藝、研制出耐受零下40攝氏度至零上60攝氏度極端溫差的精密促動器(精度達15微米)等,為QTT建設提供了重要支撐。
“承載6000噸天線重量的軌道,表面不平度要控制在0.3毫米以內(nèi),而安裝軌道的定位預埋螺桿在混凝土澆筑后的位置精度需達到2mm,這幾乎是土建領域的‘不可能任務’,但我們的工程師團隊硬是啃下了軌道鋪設道路上最難的一塊‘硬骨頭’,現(xiàn)在正進行軌道高精度焊接以及亞毫米級的精度調(diào)測。”王娜的言語間,是對團隊迎難而上精神的由衷贊賞。
QTT建成后,憑借其更廣的頻率覆蓋,可快速切換目標,覆蓋更大天區(qū),并顯著提升對高頻物理機制的研究能力。它與側重低頻觀測的FAST形成“高低頻互補、協(xié)同觀測”格局,共同構成未來星際探測的“超級天眼”。
“這些突破不僅推動了天文領域的科研探索,更直接帶動了國內(nèi)材料加工、精密制造、基建工程等產(chǎn)業(yè)的技術升級與創(chuàng)新。”王娜說。
星地聯(lián)動:
科學引擎賦能區(qū)域發(fā)展
7月20日,阿勒泰天文館流光溢彩的“時空隧道”里,幾名小學生模仿宇航員在“光速通道”中穿梭,腳下流動的光影引得他們咯咯直笑。
數(shù)百公里外的烏魯木齊南山觀測站,參加天文夏令營的墨玉縣加汗巴格鄉(xiāng)的學生們透過專業(yè)望遠鏡探尋宇宙的深邃,滿眼都是對未知星空的驚喜與好奇……
這股從科普場館涌向科研基地的天文熱浪,是新疆天文事業(yè)將“尖端科研”與“大眾科普”深入融合的生動縮影。“仰望星空,腳踏實地”已化作許多新疆青少年心中蓬勃生長的科學夢想。
“第一次透過望遠鏡看清月球的環(huán)形山,瞬間覺得世界如此浩瀚,未來充滿無限可能。”學生尼加提·圖爾蓀托合提感慨道。
奇臺觀測站全景圖。新疆天文臺供圖
近年來,新疆天文臺通過舉辦天文知識競賽,組織中小學教師培訓以及冬令營、夏令營等,積極支持星明天文臺等業(yè)余天文團體發(fā)展,并開放南山觀測站一米望遠鏡觀測數(shù)據(jù),以形式多樣的科普活動點亮越來越多的天文夢想。
植根于這樣的科研沃土與創(chuàng)新生態(tài),新疆天文事業(yè)逐步融入?yún)^(qū)域發(fā)展脈絡,成為驅(qū)動當?shù)亟?jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的科學引擎。
王娜說,QTT項目自2022年奠基以來,吸引了國內(nèi)外數(shù)十家頂尖科研單位、近百位專家學者匯聚新疆,形成了“以大科學裝置匯聚高端人才”的強磁場效應。新疆天文臺科研團隊規(guī)模也從最初的幾十人迅猛擴展至近200人。人才的聚集效應也在向產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)力,未來與QTT發(fā)展配套的軌道特種鋼加工、超精密軸承制造等核心技術企業(yè),也將在服務國家項目中實現(xiàn)技術能級的躍升。
依托QTT建設,奇臺縣前瞻性規(guī)劃“天文小鎮(zhèn)”,確立了“科研牽引、產(chǎn)業(yè)賦能”的發(fā)展路徑。在慕士塔格觀測站周邊,牧民們經(jīng)營的“星空民宿”悄然興起,游客在體驗高原風情、品味酥油奶茶的同時,抬頭即可仰望璀璨銀河,真正形成了尖端科研、生態(tài)保護與百姓增收的和諧交響。
QTT建成后,將面向全球開放國際觀測申請,成為“一帶一路”上天文合作的重要支點。“當國外科學家來到奇臺,他們看到的不僅是世界級望遠鏡,更是當?shù)嘏畈陌l(fā)展和各族群眾的幸福生活,這是最真實、最動人的新疆故事。”王娜說。
從南山觀測站的燈火,到帕米爾高原的星輝;從實驗室里毫厘之間的精密調(diào)試,到科普課上孩子們閃亮的眼眸……新疆天文的奮進足跡,既標記著直抵云霄的科研高度,也丈量著惠澤于民的現(xiàn)實溫度。當QTT睜開“天眼”,它投向宇宙深空的第一縷目光,將成為新疆向世界展現(xiàn)創(chuàng)新活力與開放胸襟的新起點。
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