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南極,一年四季風雪肆虐,氣候酷寒,尤其是南極內陸冰蓋海拔最高的冰穹A地區,環境極端惡劣,被稱為“人類不可接近之極”。然而,也正是這樣的條件,使冰穹A地區成為地球上最好的天文觀測台址。2007年底,兩位天文學家隨中國第24次南極科學考察隊奔赴南極內陸冰蓋,順利實現人類歷史上的第二次、中國歷史上第二次登頂南極“冰蓋之巔”。在冰穹A半個月的時間,他們經過艱苦卓絕的努力,克服重重困難,成功搭建了中國首座南極高原天文觀測站,實現了在南極觀測宇宙星空的夢想。
中國第24次南極科學考察
啟 航
2007年11月12日,上海民生港碼頭。
今天是“中國第24次南極科學考察隊”出發的日子。一大早,碼頭就被打掃得干干淨淨,提前搭好的“中國第24次南極考察隊暨雪龍船啟航歡送儀式”的主席台上也擺滿了鮮花,整個碼頭被前來送行的親朋好友塞得滿滿當當。
曾經創造了多項南極科考史上第一的“雪龍”號考察船剛剛經過一番改造,改造後的“雪龍”號提高了科學考察能力、航行自動化及安全性、船員居住的舒適性,新增了實驗室面積300平方米,並實現了機艙無人化、科考數據實時傳輸、互聯網接入居住艙等目標。今天的“雪龍”號煥然一新,與每次出發前一樣,周身都掛起了祝福的標語,默默注視著身邊攢動的人群。
前方是極地探險的誘惑,身後有家園親人的眷戀。鮮花、掌聲、微笑,惜別的淚水;祝福、叮嚀、囑托,長長的期待。南極科考隊每次的遠行,都是沉浸在親人朋友給予的溫暖中。
歡送儀式簡短而隆重。長亭古道的纏綿長路被簡約成一個短短的舷梯,芳草連天的良辰美景被濃縮在一個人聲鼎沸的碼頭。
隨著一聲長鳴,“雪龍”號考察船緩緩駛離了碼頭,船上的隊員齊聲高呼著再見,中國第24次南極考察隊就這樣出征了。
由于工作安排,包括我在內的部分科考隊員並沒有搭乘“雪龍”號從上海出發,而是直接飛往澳大利亞的弗里曼特爾(Fremantle)港,再登上將于那里停靠的“雪龍”號,一起奔赴南極。身為此次科考隊員之一,雖然我今天並不隨同“雪龍”號出發,但還是特地飛來上海,參加了考察隊的歡送儀式。望著漸漸遠去的“雪龍”號,我的心似乎也跟著它一起啟航了。
那里的星空是否很美?
南極,一年四季風雪肆虐,氣候酷寒,被喻為地球的冰庫、暴風的故鄉、冰雪的荒漠和世界的寒極。尤其是冰穹A(Dome A),作為南極內陸冰蓋海拔最高的地區,一路上氣候條件極端惡劣,被稱為“人類不可接近之極”。
但是,南極惡劣的自然條件卻從未能阻擋人類科學探險的腳步。冰穹A是南極冰蓋尚未開展科學探測的制高點,也是南極四個必爭之點——極點、冰點、磁點和高點中唯一沒有被其他國家搶佔的點。冰穹A地區是南極冷源的中心區,是南極冰蓋上僅存的一個開展深冰芯鑽探的理想地點,它也是開展雪冰、大氣科學、空間物理和天文學觀測等科學觀測的理想地點,具有極其重要的科學價值。
近年來,國際上一些國家相繼制訂了冰穹A考察計劃。2004年9月,澳大利亞天文選址專家認為,南極冰穹C是目前地球上最好的天文觀測台址,並預測海拔4093米的南極最高點冰穹A可能更好。為了驗證這一推測,中國第21次南極科學考察實施了南極中山站至冰穹A冰蓋斷面綜合考察,並于2005年 1月成功登頂,實現了人類首次向南極冰蓋之巔發起的沖擊,同時也將我國甚至是全世界天文學家的目光聚集到了冰穹A,因為這里擁有地球上進行天文觀測諸多得天獨厚的優勢︰
第一,觀測時間長。每年有135天,即4個半月連續全黑夜,晴天時間高達90%以上,很容易實現四個半月的連續觀測並達到相應的科學目標,即探測系外行星和測星震等。第二,觀測的大氣環境可以與太空媲美。南極冰穹A大氣稀薄、干燥、塵埃少。這不只是對遠紅外和毫米波望遠鏡觀測,而且光學波段觀測來說,都可能是地球上最佳的地面天文觀測站址之一。第三,風速小,大氣湍動少,視寧度極好。這也是天文觀測最重要的指標之一。有數據表明,冰穹A平均風速低于2米/秒,超過4米/秒的風的情況極少,如此環境非常適合放置大型望遠鏡陣進行光干涉成像觀測。第四,干擾少。南極是地面上人工光源和電磁干擾最少的地方。
正是基于這樣的條件,2007年初,一項由我國天文學家主導、多國天文學家參與的《南極冰穹A的天文選址和天文觀測》項目誕生了,它承載了中國天文學界多年來夢寐以求的飛躍式發展機遇,由此正式拉開了中國南極天文事業的序幕。
在此次南極科學考察中,我和中科院紫金山天文台副研究員朱鎮熹,參加了南極內陸冰蓋隊,奔赴冰穹A地區,為建設中國首座南極高原天文觀測站(PLATO),我們攜帶重十幾噸的儀器設備。
按照計劃,建成後的南極高原天文觀測站主要由四個145毫米口徑反射式大視場望遠鏡組成的天文望遠鏡陣(簡稱CSTAR)、一台亞毫米波望遠鏡 (Pre-HEAT)、兩台監測天空大氣變化情況的天光雲量監視儀(Gattini)和安在高台上的聲波風速計(Sonics Anemometer)、一台聲雷達(SNODAR)、六台可以自動控制的發電機組以及中心控制計算機和通信系統等設備組成。建成後的南極高原天文觀測站的主要任務是進行天文尋址,測定天文選址參數,為下一步建立天文台作準備。此外,望遠鏡陣CSTAR還將監測南極天區約20平方度範圍的天體,進行變星監測及統計分析,還希望尋找系外行星、超新星等。
作為一名天文工作者,能夠參加南極天文項目是我的榮幸和驕傲。不過,我們心里都很清楚,到冰穹A建觀測站存在很多挑戰,最擔心的是,冰穹A低于零下80攝氏度的溫度。這樣嚴寒天氣可能會影響器材和電子器件的正常工作,甚至導致其失靈。而且,在那樣極端氣候的地點建立天文觀測站還有太多未知因素,尤其是各種儀器設備,經過一路顛簸,運到冰穹A後是否出現損壞很是難以預料。
中國第24次南極科學考察
歸 隊
11月27日上午7時,我們最後一批登船的隊員陸續到達澳大利亞弗里曼特爾港。弗里曼特爾位于西澳大利亞,建于1892年,是當地天鵝河的出海口,也是一座歷史名城,海水清澈,藍天潔淨,寧靜而安詳。弗里曼特爾港歷來被中國南極考察隊選為前往南極大陸之前最後的補給港口,在停靠弗里曼特爾港的時間里,“雪龍”號主要是進行奔赴南極前最後一次科考設備、油料、食品和生活物資的補給。
上午10時,“雪龍”號按計劃抵達弗里曼特爾港。我們一行人站在碼頭,看見“雪龍”號緩緩駛來,船上隊員紛紛與我們招手致意。按照慣例,大家會下船上岸接接地氣,買電話卡給家里人報平安。
看見“雪龍”號順利停靠之後,我們來不及上船,放下行李後就急急忙忙隨同澳大利亞南威爾士大學的人員,來到碼頭的貨場。在那里等待他們完成對儀器艙和發電機艙的最後調試,並學習由他們負責設計和研發的部分設備的安裝調試方法。由于時間緊迫,我們只是初步學習了安裝和使用這些儀器設備的方法,也來不及進行更仔細地熟悉。第二天我們就匆匆趕回碼頭,並迅速加入到考察隊各種貨物的裝船工作。這里裝船貨物除了組建南極高原天文觀測站的儀器艙和發電機艙外,還有我們內陸冰蓋隊所使用的各種雪地牽引車、油料補給等等。
經過幾天的忙碌,終于一切準備就緒。11月30日中午,“雪龍”號就起航了。“雪龍”號離開弗里曼特爾港的時間,比原計劃提前了4個小時,據了解,提前的主要目的是爭分奪秒,要趕在西風帶一個更強的氣旋到來前,迅速穿過一個中等強度的氣旋。
中國第24次南極科學考察
初次體驗“雪龍”號
從澳大利亞到南極的距離大約是4000千米,預計的航行時間是10天∼15天。“雪龍”號剛剛駛出弗里曼特爾,就遭遇到那個小氣旋。海上的風力 6級∼7級,涌高浪大。“雪龍”號開始明顯地搖晃起來,許多人開始暈船。最慘的是我們這些剛從弗里曼特爾港上船的人,還沒來得及適應船上風平浪靜時的生活,就被迫進入了暈船的狀態中。
解決暈船,有兩個辦法,一個是臥床不起,“船動人不動”任憑輪船隨意搖晃;另一個法是扶著窗台遙望大海遠方,保持自身對平衡的正確判斷。但這並不是長久之計,我們還需要吃飯。從居住的5層房間到二樓餐廳要乘電梯或走很長的樓梯。在失去標準參照物的路途上,我忍住腸胃的“翻江倒海”奔向了最近的衛生間。時間長了以後,逐步適應了輪船搖擺的頻率,跌跌撞撞地上下樓,也就不再可怕了。
一切生活恢復正常之後,我和朱鎮熹兩個人就開始抓緊時間熟悉南極高原天文觀測站儀器、設備的資料和安裝說明,分析、討論並制定安裝計劃,抽時間與考察隊領導和其他項目成員協調工作,將天文觀測站的安裝計劃細化到每一天的具體任務。
剛剛與這個小氣旋斗爭結束,“雪龍”號就進入了傳說中的“魔鬼西風帶”。“西風帶”指的是南北緯40度∼60度之間的區域,因常年吹西風而得名。南半球的西風帶一向以風大浪高而令人生畏,這里終年風力在8級以上,浪高在30米以上,是考察隊從印度洋航線去南極必經的一道“鬼門關”。
當“雪龍”號的全體人員都高度警惕,為迎戰西風帶做好全面準備之後,老天似乎又跟我們開起了玩笑︰這一次的穿越西風帶並沒有想象中的可怕。12 月5日下午,“雪龍”號到達南緯60度,順利穿越了西風帶。在我國歷次南極考察中,像今年這樣平穩地穿越西風帶比較罕見。當時的監測數據顯示,“雪龍”號這次穿越西風帶,最大的搖擺幅度只有18度,一般在15度左右。而在往年,“雪龍”號在西風帶航行時的搖擺幅度都在20度以上,甚至接近30度。