科学家手记:南极冰穹上的太赫兹实验

作者: 任远

来源: 赛先生

发布日期: 2023-06-15 18:01:24

本文记录了中国科学院紫金山天文台研究员任远参加中国第39次南极科学考察,在昆仑站和泰山站开展太赫兹天文试观测和通信收发演示实验的经历。文章详细描述了南极科考的艰辛历程、太赫兹技术的应用及其在天文学中的重要性,以及科考队员在极端环境下的工作和生活。

地球最南端南极洲的最高点冰穹A,是地球上已知最好的太赫兹/远红外天文台址。2022年10月下旬,中国科学院紫金山天文台研究员任远参加中国第39次南极科学考察,分别在昆仑站和泰山站开展了太赫兹天文试观测和通信收发演示实验。这篇科考手记带我们追忆历时156天的南极太赫兹实验之旅。

太赫兹(Terahertz, THz)是指介于微波与红外波之间的波段,一般定义为0.1 THz—10 THz的频率区间,对应波长为3毫米至30微米波段,是宏观电子学与微观光子学研究的交叉领域。在天文学领域,太赫兹频段具有独特优势。首先,太赫兹频段汇聚了宇宙微波背景辐射之后接近50%的宇宙不同红移处各类天体辐射能量。其次,太赫兹频段最适合观测形成阶段的冷暗天体、早期遥远天体以及被尘埃遮掩的天体。

因此,太赫兹频段在当代天文学前沿研究中具有特别重要的作用,特别是对于理解宇宙状态和演化具有非常重要的意义。

而在地球最南端南极洲的最高点冰穹A地区,凭借着高海拔和低环境温度特性,吸引了一批批的南极内陆科考队员开展覆盖冰川、气象和天文等学科的科考工作。中国科学院紫金山天文台等利用超宽带傅里叶光谱探测设备,实测证实了冰穹A是地球上已知最好的太赫兹/远红外天文台址。

2022年10月下旬,中国第39次南极考察队启航再次挺进南极洲内陆,奔赴昆仑站、泰山站和格罗夫山3个区域开展考察任务。中国极地研究中心,中国科学院紫金山天文台,上海师范大学联合组织实施了此次南极内陆太赫兹天文试观测和通信收发演示实验。由中国科学院紫金山天文台牵头,中国科学院理化所、中国电科集团54所、中国工程物理研究院和上海师范大学联合研制了一台小型高精度太赫兹探测实验系统。

本次南极内陆太赫兹实验不仅作为探路者为南极太赫兹天文观测与空地一体化通信联测等前沿领域奠定技术基础,也利用南极极端环境条件成功验证载人航天工程关键核心技术。

科考历程中的第一个拦路虎便是浪涌。抵达中山站前的最后一段考验是西风带。11月24日,我们这支由16名队员组成的内陆科考队第一批乘直升机抵达中山站。冰盖上除了体力消耗之外,凛冽的狂风还让我们这些科考新人感受到了南极狰狞的一面。

12月12日,在队长姚旭的一声“出发”令下,16名队员开始了千里征途。8辆雪地车,29架雪橇,便是我们这支南极科考内陆队的全部家当。一路向南,穿越软雪带,穿越鬼见愁,穿越冰裂隙;一路向南,无惧烈日艳阳,无惧暴风雪,无惧白化天。

海拔4093米,冬季最低气温零下89度,高原极寒、干燥、大气稳定,可以说昆仑站所在的冰穹A地区是很多天文人心中的“圣地”。在经历了近两周的征途,行驶约1300公里后,第39次南极考察内陆队于2022年12月29日17时39分顺利抵达中国南极昆仑站。

泰山站位于距离距中山站520公里处,海拔2800米,是去往昆仑的中继站,也是我国第二个内陆站。此次考察队由昆仑站返回后,按计划在泰山站继续开展约15天的科考任务。

76天的内陆科考结束了,当我随队返回中山站,回到能够自由上网、打电话、洗热水澡的“文明社会”的时候,竟有些怅然若失。就像奇葩说里某位辩手曾经讲过的,那些曾经使我悲伤过的一切,也是我最热爱的一切。

UUID: 6f6121b7-e68c-4985-b531-a928e784d343

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/赛先生公众号-pdf2txt/2023/赛先生_2023-06-15_科学家手记:南极冰穹上的太赫兹实验.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0077 元