这里是冷湖！赛先生天文原创邓李才赛先生2021-07-27 19:00:00收录于话题#赛先生天文赛什腾山4200米标高选址点的全夜星轨，由约100幅全天相机监控图像合成转换而来。作者供图。
编者按
这是一篇振奋人心的记事，达到没有人到达过的山峰，走过没有人走过的山路，在过去荒凉贫瘠的西北大地上寻找未来中国的“天文沃土”。最终，在青海北部一隅，中国天文学家用科学、热诚与坚持，找到了冷湖这一优秀的天文台选址，也开启了中国地基天文观测新的一页。
正如作者所说，未来已来，冷湖不冷！本期赛先生天文，让我们跟随作者的脚步，脚踏西北，一望未来。
撰文 | 邓李才（国家天文台创新团组首席研究员）
责编 | 韩越扬、吕浩然
什么是冷湖？
冷湖是一个富有传奇色彩的地方。在中国辽阔的版图上，胡焕庸先生1935年画过一条直线，连接黑龙江的瑷珲和云南的腾冲。这是一条人文与自然地理的分界线，其东南是人口繁盛的广袤沃土，而西北则是洪荒贫瘠的茫茫戈壁——这就是著名的“胡焕庸线”。自然的造化不仅催生了这条线东南的华夏文明，也在西北的疆域上烘托出地球的第三极——青藏高原。
胡焕庸线（红色直线）示意图，地图来自：自然资源部标准地图服务。
中国有四大无人区，分别是藏北的羌塘、青海西部的可可西里、阿尔金山，以及新疆的罗布泊地区，它们几乎首尾相连。在这片巨大的无人区中部、青藏高原的北沿，有一个小镇，这就是冷湖。传说当年地质队来此考察，在当金山南麓发现了一个无名湖泊，水至冷，就直呼其为“冷湖”，这就是“冷湖”地名的由来，就连其蒙语名字“奎屯淖尔”也是由汉语转译而来。当初的地质勘查发现了石油，把这块冷地直接带热。
这里有完全由中国人探明、设计和开采的第一口油井——地中四井。冷湖石油会战发生在上世纪六七十年代，期间冷湖地区聚集了石油大军和相关支撑行业的超10万人口，一时成了名副其实的“大城市”，并一直风光到上世纪九十年代。然而，石油资源的枯竭终止了无人区的喧嚣，冷湖再度回到几乎无人的状态。石油会战后的城邦遗址，不仅记录了当时的创业精神，也给冷湖留下了一份壮观的遗产：冷湖石油城废墟。
网上有大量关于冷湖石油废墟的介绍和精彩图片，有兴趣的读者不妨自行搜索了解。
无人区不太适合人类生存，但自然造物必有其存在的理由。简单总结一下：这里既有丰富的矿产资源，也有世界上最壮观的类火星地貌和风蚀雅丹自然景观。对天文学家而言，尤其重要的是：这里强烈的日照和优质的星空。我个人认为：对一个酷爱自然景观的人而言，这个地球上至少有两个方便到达的今生必去之所：智利的巴塔哥尼亚和中国的冷湖！
碰巧的是，这两个地方都跟天文有关。智利北部阿塔卡马沙漠作为地面天文观测的乐园早已为地球人所熟知。而冷湖是什么？有什么？特别是跟天文有什么关系？知道答案的人却寥寥。今天，我就和大家说说“冷湖”与天文相关的那些事。这事到今天也就是刚刚开了个头，未来还有很多大事会陆续发生，但只这开局就已经十足精彩了。
找寻一片纯净的天空
在天文学家的眼中，青藏高原具有特殊的意义。任何地基的天文观测都需要透过地球大气获取数据，越高的地方大气越稀薄，因此高海拔对地基天文观测是有利的基础要素。当然，对天文台的选址而言，还有其它更为重要的因素。然而，要在青藏高原地区去找寻一个优良的天文台址并非易事，因为各种原因，特别是经济条件和现实工程技术的限制，过去很长一段时间内全世界天文学家只能对青藏高原心怀期冀，中国的天文人更是如此。
随着国家经济的腾飞，这份期冀终于可以实现。中国的天文学家2000年开始了西部天文选址，也就是在胡焕庸线以西以北，在那些极端不适合人类生存的高原上，开始了脚踏实地的野外作业。其实，对于青藏高原具有优良天文观测条件这个事情，学界早已从对地面气象资料、卫星观测数据的分析中了解了大概：这些潜在的资源大致分布于青藏高原周边。
之前业界通常认为，最具潜质的是西藏的阿里地区和新-藏交界的帕米尔高原地区。
冷湖也很早进入了天文选址的范围，因为这里除了夜空晴朗和日照充沛之外，还具有比上述地区更为优越的交通便利和区域安全。但冷湖地区存在大面积的风蚀地貌，且比邻塔克拉玛干沙漠，对风沙的担忧使得前人将这个地区排除在了潜在天文台址的队列之外。但是，这个结论是在没有人实际到达的时代预估的。要知道，未来大型、超大型的天文观测装置的运输问题、安全问题，都可能会成为天文台址选址的决定性因素。
我们团队自2009年开始就在青海海西的德令哈观测站工作，也了解了冷湖跟天文台址相关的信息，但一直无缘前往一探究竟，毕竟新址勘选在那时还不是我们的任务。但机遇有时候就是会主动来敲门！一方面，德令哈开始大幅亮化，我承担的科研项目所需的工作环境遭遇不可逆转的破坏；另一方面，冷湖地方政府找上门来寻求合作，希望能够利用星空资源做地区经济的转型开发。
这是2017年7月的事情，而且地方政府承诺冷湖全域为天文研究做暗夜保护（后来通过地方立法确认）！
2017年10月，应前冷湖行委的邀请，我们团队来到了冷湖，并逐一排查了行委事先为我们踏勘过的几个可能的地方。镇东部的赛什腾山成了我们首选目标。这是天文学家以选址为目的第一次来到冷湖，基本就是巡山。越野车队一路坎坷，把我们送到山脚，正好入夜。第一眼看到的星空就那么打眼！这山给我的第一印象就是：我们可能找到目标了！
冷湖是否适合天文台址建设，首先需要解决的是沙尘问题。常识和科学都告诉我们，沙尘是随高程呈指数下降分布的。如果在这片晴朗少云的区域内存在高山，而且短距离内高程差足够大（这也是优秀台址的决定因素之一），沙尘的问题是有解的。
冷湖沙尘与台址的矛盾，需要科学的数据验证。为此我们购置了基于直接计数单位体积颗粒数原理的粉尘仪，对台址C点的颗粒物和气溶胶进行了长期监测，结果是令人鼓舞的。
至少柴达木地区内肆虐的风沙对4000米以上的地区没有影响。冷湖的PM10指数通常只有个位数。PM10指数大于100微克每立方米的事件频度仅为2次/年，指数30-50的频度大概30次，而这是我国优质天气的标准。而且，身处台址可以直观感受到沙尘随高度的分布变化。通常在盆地沙尘暴时，从C点可以清楚地看到沙尘顶部与蓝天的明显分界线。
2018年2月16日，海西州政府州长主持会议，政府所有相关部门领导参加，启动冷湖天文选址项目。海西州提供全部选址经费，并委托我们项目组执行。同时政府决定由州财政支持，从山下修一条砂石路至选址点。这里必须为海西州政府的支持点赞！在我们看来，这是政府对地方民生的担当，也是对国家战略发展的担当。
这之前，我们通过遥感资料，对冷湖东部50公里处的一座独立的小山脉做了一点功课。也开车到达了山脚下的台地，对山形有了初步的了解。这座山的西半部分，存在4500米左右的山峰。苦于山高无路，我们暂时在山下台地开始气象、云量和夜天光背景的监测。静候砂石路修达目标点。后来我们才知道，在这样的花岗岩实体的山修路，需要一年甚至更长的时间。那时可以说，我们心里的阴影面积直追1.78万平方公里（冷湖辖区总面积）。
2018年5月，我们迎来了一个绝佳的考察机会。海西州政府租赁的警用直升机来到了冷湖，并愿意带我们上山实地考察！我们搭乘直升机第一次到达山顶，降落在现在正在建设的C点上。我没有放过这难得的去最高峰看看的机会，于是我和时任冷湖行委副主任田才让、道路设计公司老总唐兆春一起，攀登并详查了局部最高峰A点和B点，并确定海拔略低但相对平坦的C点作为选址监测的目标点。
我们当时是热情上头，后来被专业人员训导，才知道我们那样的无保护攀登几乎就是在玩命。但是，这是一次决定性的实地考察，意义深远，值得付出代价。顺便说一下，我们当时落在山峰上的每一个脚印都是人类的第一
次！海西州政府为了保障选址顺利开展，后来投入巨资把基础数据测量需要的设备和基建材料用直升机吊运上山。
运行与维护选址设备的工作，就没有那么轻松了。2019年7月，砂石路终于全线贯通至C点。这之前，选址团队人员只能靠双腿攀登。每次我们必须面对六公里长的路程和近1000米的高差，常常每人需要背负10公斤以上的给养和物料去往4200米的选址点。这样的攀登我们每个人经历了几十次吧。这种攀登没有路，只有我们标记的方向（上图中红色箭头）。回想起来，那真是对体力和意志的磨练，靠的是心中目标的支撑！
去过青藏高原深度观光的人有一个共同的感受就是：视觉在天堂，身体在炼狱！赛什腾台址质量监测数据有多么令人兴奋，赛什腾山给人的观感有多么雄壮巍峨，获取数据的历程就有多么履险蹈难！这大概是在青藏高原选址同行们的共同体验吧。这种体会难以言表，直接上图！
简而言之，在这片“天文沃土”上，未来已来，冷湖不冷！