解锁“兴隆站” | 赛先生天文原创

作者: 范舟、葛亮、张君波、梁丽贤等(国家天文台兴隆观测基地)

来源: 赛先生天文

发布日期: 2022-11-01 18:30:26

兴隆观测基地是中国科学院国家天文台的重要组成部分,自1958年筹备至1968年建成以来,已成为亚洲大陆最大规模的光学天文观测站。基地拥有多台先进的天文望远镜,参与了多项国际前沿的天文研究项目,同时也是重要的天文科研、技术研发和科普教育基地。未来,兴隆站将继续发展时域天文技术,推进天文科学教育,并计划建设新的望远镜阵列,以支持更多的科研和教学活动。

作为亚洲大陆最大规模的光学天文观测台站,兴隆观测基地从1958年筹备至1968年建成,历经十载。而在随后的“服役”的五十余年间,TA数次更新扩建,硕果累累。本期赛先生天文,一份来自兴隆的说明书将为您回溯兴隆观测基地的历程,并深度解读她的过去、现在,以及美好的未来。

中国科学院国家天文台兴隆观测基地(简称“兴隆站”)位于河北省兴隆县境内的燕山主峰南麓,平均海拔约900米,地理坐标为东经117°34'38",北纬40°23'45"。现隶属于中国科学院国家天文台和中国科学院光学天文重点实验室。从1968年建站至今,经过50多年的发展,兴隆站已经成为亚洲大陆规模最大的光学天文观测基地。每年平均有240-260个可观测夜(光谱),其中包含100-120个全晴观测夜。

台站距离北京约150公里,交通便利,生活设施完善。

五十多年来,兴隆站建站从一个只有三台专业天文望远镜的野外台站,发展成为拥有10余台天文专业望远镜的亚洲大陆规模最大的光学天文观测站,它承载着新中国实测天文工作者的梦想与追求,凝结着全体建设者的心血与智慧。

1958年2月,国务院批准成立“中国科学院北京天文台筹备处”,程茂兰任主任,拟在北京附近建立一个中等规模的现代化天文台。实际上这项光荣而艰巨的任务,从1957年7月份,在程茂兰、肖光甲、洪斯溢等前辈的带领下,就已经开始了。

兴隆站的选址共经历了三个重要阶段:从1957年7月到1960年8月,主要候选地集中在北京西部地区,包括仙人洞、南坨和妙峰山;从1960年11月到1961年4月,主要在太行山脉东侧,包括保定、石家庄、邢台、邯郸等;从1963年4月开始第三阶段,重点放在了承德,包括滦平和兴隆连营寨等。最终,经过8年时间,筹备处完成了选址工作,将这座当时筹备建造的现代化天文台落地在了河北省兴隆县的雾灵山南麓。

落成于1989年的2.16米望远镜是我国自主研制的第一台大型光学天文精密仪器,曾荣获国家科技进步一等奖。在建成后的近20年间,它一直是我国乃至远东地区最大口径的光学天文望远镜,也是我国开放程度最高的通用型望远镜。2.16米望远镜一直保持着高水平科研成果的产出,包括国家自然科学二等奖一项,世界顶级科学期刊《自然》论文多篇。

郭守敬望远镜(LAMOST)是中国第一个天文领域的国家重大科学工程项目,于2008年正式落成并投入观测,望远镜结构十分独特。2021年以前一直是国际上光谱获取率最高的望远镜(目前位居第二),一次观测可以同时获得4000颗天体的光谱,目前已经发布了世界上最大的光谱数据库。

与第二个天文领域国家重大科学工程项目FAST(又称天眼,位于贵州平塘)形成了“南有平塘FAST(天眼),北有兴隆LAMOST(郭守敬望远镜)”的中国天文布局。

基于兴隆站的观测设备,来自世界各地的天文学家开展了太阳系天体、太阳系外行星、双星、星云、白矮星、黑洞、超新星、伽玛暴、河外星系、活动星系核等多方面的前沿科学研究。其中包括传统天文观测申请项目和机会源(Target of Opportunity, ToO)观测项目。

兴隆站地拥有数量众多、口径不等、年龄各异的天文望远镜,这些望远镜分布在基地的不同位置,初期以分散的形式进行观测。

这种分散模式的观测难以统一管理和调度,也带来了运行人力成本高等问题。为提高兴隆站望远镜的观测质量和效率、降低仪器设备故障率,以及控制运行成本,以望远镜集中控制应用需求为牵引,开展针对天文观测要求、望远镜系统硬件设备、软件系统和常见故障的调研,实施必要的硬软件升级改造,建设集中控制的望远镜观测系统。

除却天文观测,兴隆站一直也在推动高校天文科研和教学发展,通过联合改造天文望远镜设备、联合培养研究生和接待高校学生实习等方式积极推进与高校的合作。同时,积极推进“科教结合”和全民科学普及工作,并开展了丰富多彩的公众开放活动。

目前,国家天文台兴隆观测基地天文科学工程项目正在加快实施中,项目用地55亩,正在办理项目立项、工程规划许可、施工许可等手续,预计明年开工建设。而以兴隆站为基础的兴隆观测基地正逐渐成为集天文观测研究基地、天文技术研发基地和天文科普教育基地为一体的高水平科技研发和人才培养平台。

近年来,兴隆站各方面的建设都在不断提升,并将时域天文技术作为未来主要的发展方向,重点研究大视场巡天、光谱望远镜快速后随观测等技术。筹建中的司天工程也在兴隆站部署了迷你司天望远镜阵作为预研,其原型机也将落户兴隆站。而兴隆站作为司天工程的核心工作组,将负责司天原型望远镜建设、测试和运行工作。

近期,兴隆站还在筹划了“百镜项目”,将在兴隆站的东区建设100台30厘米口径的望远镜,用于科研和科普教学。在科研上,其亮端的观测将用于时域观测,与司天项目形成完美的匹配,在观测天体的亮度范围进行衔接。项目预期在明年动工,1-2年内建成。此外,兴隆站还将联合国内高校和其他科研机构建成“北斗七星阵”望远镜阵,用于科研和教学。

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