青海冷湖因奇特的雅丹地貌聞名，由於荒蕪幹旱、地貌與火星地貌特征類似，這裏有著廣袤深邃的荒涼之美。海拔高、人跡稀少、日照充沛、夜空晴朗，這裏為天文觀測創造了絕佳的條件。
2021年七夕的銀河拱門，拍攝於施工中的賽什騰C點。洪文瀚供圖
2020年冬季賽什騰雪後全景圖，整個天文臺籠罩在落日余暉中，遠處是遼闊的柴達木盆地。鄧李才供圖
尋找絕佳臺址
光學/紅外觀測臺址是極其寶貴的稀缺資源，目前國際公認的最佳臺址只有智利北部山區、美國夏威夷莫那卡亞峰、南極內陸冰穹地區。其中智利因擁有大面積極佳觀測臺址，將發展天文作為國策大力推動，吸引了全世界68%的地基光學/紅外、高頻射電天文觀測設施落戶，歐洲南方天文臺建造的著名的甚大望遠鏡（VLT）就位於智利，這些天文觀測設施的“入駐”為智利在前沿研究、尖端技術、 社會 經濟等方面贏得了巨大發展機遇和空間。
我國天文界重視光學天文選址工作，上世紀九十年代開始部署在我國西部地區進行選址。最佳臺址需要什麽樣的條件？國家天文臺首席研究員鄧李才說，從地面向空中觀測需要透過地球大氣，因此當地有雲的天氣要少、晴天要多，且晴天質量要好，即視寧度好。
他進壹步解釋稱，星光穿過大氣到達人眼和設備，而大氣壓縮或者膨脹造成空氣混亂流動，光線經過這些地方會發生彎折和抖動，所以大家經常看到星星“眨眼睛”，“眨得越厲害，表示視寧度越差。”
空氣中如有塵埃，會產生大氣吸收或散射，因此當地的空氣必須特別幹凈。另外，若要追求極致的科學目標，科研人員需要觀測波長更長的紅外光，將其作為獲得重要天體物理信息的重要手段。由於水汽對紅外光吸收強烈，因此天文臺地面到大氣頂部中的水汽含量要特別少。
這幾個嚴苛條件，將很多臺址都排除在外。2017年開始，鄧李才研究團隊利用在青海執行科研項目的機會，與海西州冷湖地方政府合作，在海西州西部無人區開始臺址搜尋工作。
沒有光汙染的冷湖
走入天文學家視野的冷湖，位於青海省海西州，曾是我國重要的石油產地。隨著上世紀80年代石油資源枯竭，冷湖逐漸萎縮成只有800個居民的小鎮。也正是由於人口少，當地幾乎沒有光汙染，夜晚的星空格外通透。
冷湖憑借酷似火星的地質地貌環境和優質的暗夜星空資源，正在打造集科學、科普、科幻為壹體的“火星小鎮”。2017年，謀求轉型發展的地方幹部主動找上了鄧李才，希望引進天文項目。
但鄧李才也有顧慮，他擔心人煙稀少、星空美麗的冷湖壹旦發展成為網紅打卡點，將破壞原有的暗夜星空資源。合作協商停滯了壹周後，地方幹部拿著紅頭文件來找他——冷湖全域設為暗夜保護區。“光汙染是全世界天文臺面臨的問題，冷湖在項目啟動之前就把這個問題給解決了。”
2018年5月，鄧李才團隊來到冷湖賽什騰山區踏勘調查，在這片“處女山”留下了人類的第壹個腳印。“賽什騰是蒙語，有兩個意思，壹個是突兀，就好像戈壁上突然冒起來壹座山，還有個意思是覺醒。”鄧李才說，當直升機第壹次把他送往4200米的賽什騰山頭時，他發現當地條件非常理想。
冷湖地區日照時間長、降水極低、夜空晴朗， 歷史 記錄的天氣條件非常好。但以往人們認為這裏有沙塵，不適合建立天文臺。現場的情況顛覆了大家的認識。鄧李才說，如果山勢較為平緩，沙塵會隨著山勢移動。但冷湖地區每隔壹段短距離，就有壹座高山，賽什騰與其下方的柴達木盆地有1000米以上的高差，沙塵鮮有達到山頂的情況。“即便是冷湖鎮區有沙塵暴發或經過，壹旦到了山頂，看到的天空仍是湛藍湛藍的。”
背負設備攀山
研究團隊最終確定，在山區4200米海拔標高點（賽什騰C區）進行定點選址。海西州政府調用直升機，將搭觀測平臺的建材物料調運到選址點。但後續的運行和參數測量設備維護需要依靠鄧李才團隊，這並非易事。當時山區尚無道路可以通達監測地，選址團隊需要人力背負各種儀器設施，攀登崇山峻嶺。
“上山維護、更新設備大概有十多次。我們從山腳越野車能到的3200米的山腰，攀登到4200米海拔的山頂。”面對高原反應的挑戰，身背10公斤的物資攀登6公裏，熱愛登山的鄧李才要用上2個半小時，他的同事則要用上3-5個小時。這項艱苦的任務時刻伴隨著危險。有壹次，鄧李才腳下打滑摔倒，順著斜坡往下滑，斜坡的盡頭是壹個斷崖。他趕緊把四肢伸開，增加摩擦面積，這才停了下來。他說，項目組的人員都有類似的經歷，有的人甚至夜宿野山。
2018年初冬，鄧李才在登山途中。田才讓供圖
山上的條件更加惡劣，“我們晚上睡覺，要穿上極地羽絨服、羽絨褲，鉆進零下30攝氏度的睡袋，再蓋五床被子，勉強不冷。”也正因如此，科研人員花了大力氣發展軟件，使科研人員可以遠程對設備進行觀測和遙控。
克服了重重難關，團隊最終獲得了對賽什騰山光學/紅外觀測條件的結論性數據。為避免各種非科學因素對大型天文觀測設施選址產生幹擾，保證數據的可靠性和公正性，項目采集的所有原始數據在整個選址過程中實時公開。
“不眨眼”的星星
截至2020年底，團隊已經積累了臺址三年的監測數據。統計分析顯示，冷湖賽什騰山C區（4200米標高點）的視寧度中值為0.75角秒。這個參數與國際最佳臺址同期數據大致相同。相較之下，郭守敬望遠鏡（LAMOST）所在的河北省興隆縣連營寨視寧度為1.5角秒，大了壹倍。
0.75角秒是什麽概念？鄧李才說，壹個圓是切成360份，每份是壹度，把壹度再切成3600份，其中壹份是壹個角秒。0.75角秒是眼睛分辨不了的非常小的角度。“視寧度越小，觀測到的天體越穩定。大家在城市裏看到的星星‘眨眼’覺得很美，而從這裏看，星星是基本不閃爍的，這樣的條件對於天文觀測十分有利。”
對“物質起源”和“生命起源”等極端科學目標而言，最佳的窗口是在紅外波段。大氣中的水分對紅外光有強烈的吸收，因此最重要的臺址指標是可沈降水汽（PWV）。在這項指標上，冷湖賽什騰臺址是所有中緯度地區國際壹流臺址中最為優越的。
按可觀測時間和視寧度進行綜合量化分析，賽什騰山的品質優於青藏高原其他選址點，與夏威夷莫那卡亞峰和智利各天文臺相比，基本持平。
2020年12月20日，西華師範大學與國家天文臺合作的50BiN望遠鏡安裝完成後進行了測試觀測。這是冷湖天文觀測基地的初光（first light），即壹個天文臺或天文觀測設備第壹次看天上的目標。
“冷湖國際壹流臺址的發現打破了長期制約我國光學天文觀測發展的瓶頸，為我國光學天文發展創造了重大機遇。”鄧李才說，特別是冷湖所在的地理經度區域內，尚屬世界大型光學望遠鏡的空白區，而天文觀測常常需要時域、空域的接力觀測，因此，冷湖國際壹流臺址也是國際光學天文發展的寶貴資源。
望遠鏡安家
為最大限度發揮好冷湖臺址的科學潛力，中國科學院將與青海省政府聯合，盡快對臺址資源進行保護，避免燈光和其他人類活動的影響，另壹方面統壹規劃和布局未來重大觀測設施的發展。
鄧李才說，為保護暗夜環境，冷湖企業燈光、市政燈光、家用燈光都有相應規範，違規將被處罰。“當地常住人口非常少，旅行者都是來荒漠中欣賞星空和地貌的，所以無論來訪者還是當地人，都不會破壞暗夜環境，臺址保護壓力不大。但政府還是對此給予了高度重視，暗夜保護法規正在形成之中。”
目前，中國 科技 大學的2.5米巡天望遠鏡、中科院國家天文臺的1米SONG望遠鏡和1米太陽中紅外望遠鏡、西華師範大學的50BiN雙筒望遠鏡、中科院地質與地球物理所的1.8米和80厘米行星觀測望遠鏡均建於這個平臺。未來，還將有更多的望遠鏡在此“安家”。
2021年5月，青海省和清華大學簽署協議，將用7年左右的時間，在青海冷湖建設壹架口徑6.5米的寬視場（光譜）巡天望遠鏡，並以此為基礎開展全方位的天文學研究。鄧李才透露，目前和冷湖簽署落地協議的望遠鏡項目多數已經進入建設和設備安裝階段，望遠鏡數量達到30個（含壹個陣列項目中的望遠鏡），屆時冷湖將成為中國甚至亞洲最大的天文臺。
“我心目中的下壹個落地目標，是我國的大口徑光學/紅外望遠鏡，12米甚至更大！”
多知道壹點：光學望遠鏡和射電望遠鏡
光學望遠鏡是人類最早發明的望遠鏡，工作在可見光（也就是人眼所能看見的光）波段。相對於人眼，光學望遠鏡可以增加聚光，提高分辨能力，且易於照準天體並進行長時間觀測。郭守敬望遠鏡（LAMOST）就是光學望遠鏡。
受限於光學望遠鏡的尺寸，很多遙遠的天體無法用光學望遠鏡來探測。宇宙天體不但會輻射可見光波，也在不斷向外輻射波長大於光波的電磁波。根據這壹現象，科學家發明了射電望遠鏡。典型的射電望遠鏡都是大鍋蓋的樣子，如FAST望遠鏡。因為無線電波能夠穿過雲霧和塵埃，所以用射電望遠鏡可以不受陰雨天及黑夜的限制，能夠連續進行觀測。
編輯 樊壹婧 校對 李立軍