历史冷湖
2021七夕的银河拱门，拍摄于在建的赛仕腾C点。照片由洪文瀚提供
全景2020年冬赛什腾雪后，整个观象台笼罩在夕阳的余晖中，远处是辽阔的柴达木盆地。邓供图
寻找最好的网站
光学/红外观测站点是极其珍贵和稀缺的资源。目前国际公认的最佳地点只有智利北部的山脉、美国夏威夷的莫纳卡亚峰和南极内陆冰穹。其中，拥有大面积优秀观测场地的智利将大力推动天文学发展作为国策，吸引了全球68%的地基光学/红外和高频射电天文观测设施落户，欧洲南方天文台建造的著名甚大望远镜(VLT)就位于智利。这些天文观测设施的“落户”，为智利在前沿研究、前沿技术、社会经济等方面赢得了巨大的发展机遇和空间。
我国天文学界非常重视光学天文的选址工作，并于上世纪90年代开始在我国西部地区部署。最佳站点需要什么条件？国家天文台首席研究员邓说，从地面到空中的观测需要穿透地球大气层，所以阴天少，晴天多，晴天的质量更好，也就是能见度好。
他进一步解释说，星光通过大气到达人的眼睛和设备，大气的压缩或膨胀导致空气混沌流动，光线在经过这些地方时会发生弯曲和抖动，所以人们经常看到星星“眨眼”。“眨眼越厉害，能见度越差。”
如果空气中有灰尘，会被大气吸收或散射，所以当地的空气一定要特别干净。此外，为了追求最终的科学目标，研究人员需要观测波长更长的红外光，作为获取重要天体物理信息的重要手段。因为水汽对红外光的吸收很强，所以天文台从地面到大气顶部的水汽含量特别低。
这些苛刻的条件排除了许多网站。从2017开始，邓的研究团队利用在青海开展科研项目的机会，与海西州冷湖当地政府合作，在海西州西部无人区开始了现场搜寻工作。
没有光污染的冷湖
位于青海省海西州的冷湖曾是中国重要的石油产区。随着上世纪80年代石油资源的枯竭，冷湖逐渐萎缩成一个只有800名居民的小镇。正是因为人口少，当地几乎没有光污染，夜晚的星空特别通透。
冷湖以其酷似火星的地质地貌环境和优质的夜空资源，正在打造一座集科普、科普、科幻为一体的“火星小镇”。2017，当地谋求转型发展的干部主动找到邓，希望引进天文项目。
不过，邓对也有顾虑。他担心，这个人烟稀少、星空美丽的冷湖一旦发展成网络名人中的出拳点，会破坏原有的夜晚星空资源。在合作协商停滞了一个星期后，当地干部拿着红头文件来找他——冷湖整个区域定为夜间保护区。“光污染是全世界天文台都面临的问题。冷湖在项目启动前就解决了这个问题。”
2018年5月，邓团队来到冷湖赛什腾山进行考察，在这座“圣母山”留下了人类的第一个足迹。“赛什腾是蒙古语，有两个意思。一种是突兀，就像戈壁上突然升起一座山，另一种是觉醒的意思。”邓说，当直升机第一次把他送到海拔4200米的赛什腾山时，他发现当地的条件非常理想。
冷湖地区日照时间长，降水量极低，夜空晴朗，历史记载的天气条件非常好。但过去人们认为这里有灰尘，不适合建立天文台。现场的情况颠覆了大家的认识。邓说，如果山是温柔的，尘土就会随着山一起移动。然而，冷湖地区每隔一小段距离就有一座高山。赛什腾和它下面的柴达木盆地的高度差超过1000米，灰尘很少到达顶部。“即使冷湖镇有沙尘暴，一旦到达山顶，你看到的天空依然是蓝色的。”
背着装备爬山
课题组最终决定在山区海拔4200米的高程点(赛仕腾C区)进行定点选址。海西州政府调用直升机将观景台上的建筑材料运送到选址点。然而，参数测量设备的后续操作和维护需要依靠邓的团队，这并不容易。当时山区没有通往监测点的道路，选址小组需要人力携带各种仪器设备爬山。
“上山维护和更新设备大约十次。我们从山脚越野车能到达的3200米的山腰爬到了海拔4200米的山顶。”面对高原反应的挑战，热爱登山的邓需要两个半小时，背着10公斤的物资爬完六公里，同事们则需要三到五个小时。这项艰巨的任务总是伴随着危险。有一次，邓滑了一跤，跌下了斜坡，斜坡的尽头是一座悬崖。他迅速伸出四肢增加摩擦面积，这才停了下来。他说，项目组的所有成员都有类似的经历，有些人甚至在荒山野岭过夜。
2018初冬，邓在登山的路上。田彩让供图
山上的条件更差。“晚上睡觉要穿上极地羽绒服和羽绒裤，钻进零下30摄氏度的睡袋，盖五床被子，勉强够冷。”正因为如此，研究人员花了很大力气开发软件，使研究人员能够远程观察和控制设备。
团队克服重重困难，终于获得了赛石腾山光学/红外观测条件的确凿数据。为了避免各种非科学因素对大型天文观测设施选址的干扰，保证数据的可靠性和公正性，项目采集的所有原始数据在整个选址过程中实时公开。
不眨眼的星星。
到2020年底，团队已经积累了3年的场地监测数据。统计分析表明，冷湖赛石腾山C区(4200m高程点)能见度中位数为0.75秒。该参数与国际最佳站点同期数据大致相同。相比之下，郭守敬望远镜(LAMOST)位于河北兴隆县连营寨，视角为65438±0.5弧秒，是前者的两倍。
0.75弧秒是什么概念？邓说，一个圆被切成360份，每份是一度，而一度又被切成3600份，其中一份是角秒。0.75弧秒是眼睛无法分辨的极小角度。“屈光度越小，观测到的天体越稳定。你在城市里看到的星星‘眨眼’感觉很美，从这里看，星星基本不闪烁，这对天文观测非常有利。”
对于物质起源和生命起源等极端科学目标，最佳窗口在红外波段。大气中的水分会强烈吸收红外光，因此最重要的场地指标是可凝固水蒸气(PWV)。在这个指数中，冷湖赛仕腾遗址是所有中纬度地区世界级遗址中最优越的。
根据可观测时间和能见度的综合定量分析，赛什腾山的质量优于青藏高原的其他站点，与夏威夷的莫纳卡亚峰和智利的其他观测站基本持平。
65438+2020年2月20日，由西华师范大学和国家天文台安装的50BiN望远镜进行测试观测。这是冷湖天文观测基地的第一道光，也就是一个天文台或者天文观测设备第一次在天空中看目标。
“冷湖世界级遗址的发现，打破了长期以来制约我国光学天文学发展的瓶颈，为我国光学天文学的发展创造了重大机遇。”邓说，尤其是冷湖所在的地理经度区域，还是国际上大型光学望远镜的空白区域，天文观测往往需要在时间和空间上进行接力观测。因此，冷湖这个世界级的站点也是发展国际光学天文学的宝贵资源。
望远镜安家
为充分发挥冷湖遗址的科学潜力，中科院将联合青海省政府，一方面尽快保护遗址资源，避免灯光等人类活动的影响，另一方面为未来主要观测设施的发展做统一规划布局。
邓表示，为了保护暗夜环境，冷湖企业的照明、市政照明、家庭照明都有相应的规范，违规将受到处罚。“当地常住人口很少，旅行者来沙漠是为了欣赏星空和地貌，所以无论是游客还是当地人都不会破坏暗夜环境，对遗址的保护压力不大。不过政府对此还是很重视的，关于夜间保护的法律法规正在形成。”
目前，中国科学技术大学的2.5米巡天望远镜、中国科学院国家天文台的1米宋望远镜和1米太阳中红外望远镜、西华师范大学的50 bin双筒望远镜和中国科学院地质与地球物理研究所的1.8米和80厘米行星观测望远镜都已搭建在该平台上。未来，更多的望远镜将在这里“安家落户”。
2021年5月，青海省与清华大学签署协议，用7年左右时间在青海冷湖建成6.5米宽视场(光谱)巡天望远镜，并在此基础上开展全方位天文研究。邓透露，目前与冷湖签约的大部分望远镜项目已进入建设和设备安装阶段，望远镜数量达到30台(其中一台望远镜在一个阵列项目中)。届时，冷湖将成为中国乃至亚洲最大的天文台。
“我心目中的下一个着陆目标是中国的大口径光学/红外望远镜，12米甚至更大！”
了解更多:光学望远镜和射电望远镜
光学望远镜是人类发明的最早的望远镜，工作在可见光(即人眼能看到的光)。与人眼相比，光学望远镜可以增加光线集中度，提高分辨率，易于瞄准天体，长时间观测。郭守敬望远镜是一种光学望远镜。
受限于光学望远镜的尺寸，很多遥远的天体是光学望远镜探测不到的。宇宙天体不仅辐射可见光波，还不断辐射波长大于光波的电磁波。根据这一现象，科学家发明了射电望远镜。典型的射电望远镜就像一个大锅盖，比如FAST望远镜。因为无线电波可以穿过云层和尘埃，所以可以用射电望远镜进行连续观测，不受雨天和黑夜的限制。
编辑范怡静校对李丽君。