一段時(shí)間以來，橫跨東西的深空探測“巨眼”陸續(xù)開建引發(fā)關(guān)注：9月15日，中國科學(xué)院上海天文臺(tái)40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目，在西藏自治區(qū)日喀則市西約35公里處觀測站址正式開工；10月11日，長白山40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡建設(shè)項(xiàng)目在吉林省長白山保護(hù)開發(fā)區(qū)舉辦項(xiàng)目推進(jìn)與科學(xué)研討會(huì)，建設(shè)工作也在緊鑼密鼓地進(jìn)行。

　　“根據(jù)國家重大專項(xiàng)探月工程四期的部署，為了應(yīng)對多個(gè)月球與深空探測器的觀測需求，我們獲得國家批復(fù)在西藏日喀則、吉林長白山分別建設(shè)一臺(tái)40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡。建成后將形成‘六站一中心’的雙子網(wǎng)VLBI（甚長基線干涉測量）測軌分系統(tǒng)。”中國科學(xué)院上海天文臺(tái)臺(tái)長沈志強(qiáng)對中青報(bào)·中青網(wǎng)記者說。

　　人類從未停止對未知的探索。在這個(gè)過程中，科學(xué)家的目光總是投向神秘而迷人的月球。探月工程四期，就是在我國對月球多次探測的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解月球以及更遙遠(yuǎn)的深空而提出來的。

　　在西藏日喀則海拔約4100米的山嶺間，在吉林長白山浩瀚森林中，兩只巨大的“眼睛”即將出現(xiàn)在蒼穹之下，與之前已經(jīng)建好的4只“眼睛”，一起遙望月亮之上，甚至望向火星、木星，或許還可以看得更遠(yuǎn)。

　　從“光學(xué)望遠(yuǎn)鏡”到“射電望遠(yuǎn)鏡”

　　正在日喀則建設(shè)的40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡，是一架大型全可動(dòng)高精度多用途射電望遠(yuǎn)鏡，未來計(jì)劃配備8個(gè)波段致冷接收機(jī)，具有1千兆赫茲到100千兆赫茲的觀測能力。

　　“西藏日喀則天文觀測條件優(yōu)越，為VLBI長基線、高精度測量提供了得天獨(dú)厚的條件。相信40米射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目的建成，能夠更好地滿足多目標(biāo)跟蹤測量的需求，確保探月和深空探測任務(wù)的順利實(shí)施。”中國科學(xué)院副院長、黨組成員丁赤飚在項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)致辭中說。

　　1932年，美國無線電工程師卡爾·央斯基用無線電天線探測到來自銀河系中心人馬座方向的射電輻射，打開了人類在傳統(tǒng)光學(xué)波段之外進(jìn)行天文觀測的第一個(gè)窗口，標(biāo)志著射電天文學(xué)誕生。

　　20世紀(jì)60年代，高穩(wěn)定原子頻標(biāo)技術(shù)和高速磁記錄技術(shù)不斷發(fā)展，射電天文學(xué)家在傳統(tǒng)的連線干涉儀基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了以“獨(dú)立本振”和“磁介質(zhì)記錄”為特點(diǎn)的VLBI技術(shù)。此后，美國、歐洲、日本、澳大利亞等地的VLBI網(wǎng)相繼投入使用。

　　20世紀(jì)80年代，在中國科學(xué)院院士葉叔華的帶領(lǐng)下，上海天文臺(tái)建立了我國第一臺(tái)25米口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，開啟了我國射電干涉測量技術(shù)的發(fā)展之路。

　　“2004年我國探月工程正式立項(xiàng)，上海天文臺(tái)主動(dòng)提出，將天文觀測領(lǐng)域的甚長基線干涉測量技術(shù)用于月球探測器的精密測定軌。”沈志強(qiáng)說。

　　自2007年起，上海天文臺(tái)牽頭建立VLBI測軌分系統(tǒng)，此后的十幾年中，測量精度和實(shí)時(shí)性逐漸提高，圓滿完成了嫦娥一號(hào)到嫦娥五號(hào)，以及天問一號(hào)的VLBI測定軌任務(wù)。

　　中國科學(xué)院所屬中國VLBI網(wǎng)基于自主技術(shù)建設(shè)，在國際上首次將實(shí)時(shí)VLBI技術(shù)用于月球與深空探測器的高精度測定軌、定位，在探月工程歷次任務(wù)和首次火星探測任務(wù)中都“發(fā)揮了不可替代的重要作用”。

　　2021年12月，探月工程四期任務(wù)正式立項(xiàng)。等到西藏日喀則、吉林長白山兩臺(tái)新的40米口徑望遠(yuǎn)鏡建成，將形成新的望遠(yuǎn)鏡陣列，繼續(xù)參與到我國深空探測的重大任務(wù)中去。

　　據(jù)沈志強(qiáng)介紹，每3臺(tái)望遠(yuǎn)鏡能夠組成一個(gè)VLBI網(wǎng)的最小組網(wǎng)配置。之前，我國月球與火星探測測控系統(tǒng)VLBI測軌分系統(tǒng)，包括北京密云、新疆烏魯木齊、云南昆明和上海天馬4個(gè)臺(tái)站以及上海數(shù)據(jù)處理中心，簡稱“四站一中心”。

　　未來的“六站”與原先的“四站”不同，將不再包含原來的北京密云站。日喀則和長白山兩臺(tái)40米射電望遠(yuǎn)鏡建成后，將與上海65米天馬望遠(yuǎn)鏡、上海25米佘山望遠(yuǎn)鏡、云南昆明40米望遠(yuǎn)鏡、烏魯木齊南山26米望遠(yuǎn)鏡和上海VLBI數(shù)據(jù)處理中心一起，共同構(gòu)成中國科學(xué)院上海天文臺(tái)的“六站一中心”觀測網(wǎng)。

　　從“高原戈壁”到“林海雪原”

　　相對于上海天馬望遠(yuǎn)鏡的經(jīng)度位置，長白山望遠(yuǎn)鏡向東增加了6.6度，將比天馬望遠(yuǎn)鏡早26分鐘捕獲到深空目標(biāo)。

　　由于VLBI技術(shù)本身的特點(diǎn)，望遠(yuǎn)鏡之間的距離越長，基線也就越長，所形成“虛擬望遠(yuǎn)鏡”的等效口徑就越大，多個(gè)望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合觀測的分辨本領(lǐng)也越高。長白山和日喀則，兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡東西相顧，把我國原有的VLBI網(wǎng)基線，從3200公里拉長到了3800公里，讓最大角分辨率提升了18%。

　　日喀則地處西藏高原，平均海拔超過4000米。在這里，天高云淡，空氣稀薄，人煙稀少，電磁波干擾也少。

　　獨(dú)特的環(huán)境條件，使得日喀則成為天文觀測的理想之地。科學(xué)家們相信，在這樣的環(huán)境中，射電望遠(yuǎn)鏡能夠更敏銳地捕捉到來自宇宙深處的微弱信號(hào)，幫助人類更深入地了解宇宙的奧秘。

　　從選址、定界、水電配套建設(shè)，到土地劃撥等各個(gè)方面，科學(xué)家們都面臨諸多挑戰(zhàn)。

　　2019年4月，西藏科技廳的工作人員前往現(xiàn)場進(jìn)行考察。那是一片尚未被開發(fā)的地方，烈日炙烤下，放眼望去更多的是沙礫和巖石。當(dāng)年12月，選址組測量和圈出了征地區(qū)域，并用木樁和彩旗標(biāo)記。

　　兩年后，上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的工作人員也來這里進(jìn)行了現(xiàn)場考察。此后，日喀則觀測站的氣象站建設(shè)并投入使用。緊接著，塔基和觀測樓的方案設(shè)計(jì)完成，隨后是北線電力設(shè)施的建設(shè)和測試。

　　高原地區(qū)環(huán)境條件惡劣，施工難度大，對施工人員的專業(yè)技能和身體素質(zhì)都是極大的考驗(yàn)。由于地理位置的特殊性，物資運(yùn)輸和設(shè)備安裝，也都讓施工者面臨巨大的挑戰(zhàn)。

　　井打下去，站址才有水；電線桿立起來，站址才有電。

　　地質(zhì)詳勘工作也在進(jìn)行著。環(huán)境鉆探機(jī)扎進(jìn)地里，把巖芯一管一管抽出來，供相關(guān)專家研究判斷，確定當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，能夠滿足40米口徑射電望遠(yuǎn)鏡樁基的承載要求。

　　按照計(jì)劃，日喀則望遠(yuǎn)鏡將在今年年底前完成天線塔基地下部分建設(shè)，2024年底前具備初步觀測能力。2025年年底前，觀測站整體竣工。

　　與日喀則望遠(yuǎn)鏡遙遙相望的長白山望遠(yuǎn)鏡，預(yù)計(jì)能在2024年年底前具備初步觀測能力，它也將成為我國最東邊的射電望遠(yuǎn)鏡。按照計(jì)劃，未來它將配備7個(gè)波段高靈敏度致冷接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)700兆赫茲至50千兆赫茲連續(xù)頻譜覆蓋，以及S/X雙頻段同時(shí)觀測，具備升級(jí)到86千兆赫茲觀測的潛力。

　　與高原的缺氧和紫外線不同，長白山格外缺乏陽光的關(guān)照，冬季寒冷又漫長。每年11月，保護(hù)開發(fā)區(qū)內(nèi)就成了一片“林海雪原”，氣溫逐漸降至零下二三十?dāng)z氏度，甚至更低。嚴(yán)寒襲來，土地凍結(jié)，根本無法施工，要一直等到來年4月開春“解凍”。

　　一年只有不到一半的時(shí)間適合施工，在這樣的情況下，為確保在2024年年底前完成長白山望遠(yuǎn)鏡及其臺(tái)站建設(shè)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不得不爭分奪秒。

　　在不久的將來，兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將共同助力中國VLBI網(wǎng)具備“雙子網(wǎng)、雙目標(biāo)”能力。

　　從“重大工程”到“科學(xué)探測”

　　據(jù)上海天文臺(tái)專家介紹，長白山望遠(yuǎn)鏡的天線系統(tǒng)采用全實(shí)面面板，單塊面板精度優(yōu)于80微米，主反射體面型精度優(yōu)于0.3毫米；最高指向精度優(yōu)于5角秒；采用整體保溫技術(shù)，主反射體背架用保溫材料包裹，確保望遠(yuǎn)鏡在東北的嚴(yán)寒環(huán)境中正常運(yùn)行。

　　日喀則望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目開工當(dāng)天，丁赤飚提出，希望在完成項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)，也能發(fā)揮科技設(shè)施的“磁力”效應(yīng)，集聚、培養(yǎng)頂尖科技人才扎根西部。依托該項(xiàng)目，當(dāng)?shù)乜梢源蛟旌教旃こ毯吞煳目破栈兀苿?dòng)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、文化、教育和旅游發(fā)展。

　　在葉叔華看來，嫦娥系列探月工程、天問一號(hào)火星探測工程以及天宮空間站等一系列航天領(lǐng)域重大工程的實(shí)施，彰顯了我國航天領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的強(qiáng)大力量。

　　“在這些重大深空探測任務(wù)順利實(shí)施的同時(shí)，我國天文基礎(chǔ)探測領(lǐng)域也在悄然發(fā)生著重大變革。”她說。

　　貴州的FAST“中國天眼”、四川稻城的“圓環(huán)陣太陽射電成像望遠(yuǎn)鏡”、新疆奇臺(tái)的110米口徑全向可動(dòng)射電望遠(yuǎn)鏡……一批重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施陸續(xù)建設(shè)，葉叔華相信，新的射電望遠(yuǎn)鏡建成后，在探月工程以及小行星、火星、木星等深空探測任務(wù)中，也會(huì)發(fā)揮重要作用。

　　VLBI網(wǎng)的建成，還將有助于提升我國射電天文科學(xué)研究能力，推動(dòng)科學(xué)家在超大質(zhì)量黑洞等一系列天文學(xué)前沿領(lǐng)域的研究中取得更多創(chuàng)新性成果。

　　深空探測的規(guī)劃足夠長遠(yuǎn)，來自中國的科學(xué)家將遙望月亮，然后是火星、木星，乃至整個(gè)太陽系。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 張渺 來源：中國青年報(bào)