大家好，我是来自于中国科学院国家天文台的苟利军。上一讲中，我们讲述了古代观测设备以及存留下来的一些古观象台，在这一讲中，我们将聊聊望远镜和中国现代天文台。

天文学是一门观测型的学科，所以观测设备对于整个学科的推动发展起着非常重要的作用。在望远镜发明之后，西方科学极速发展，尽管有不少的欧洲传教士到中国，把欧洲很多新的天文发现以及知识带到了中国，但是对于中国的宇宙观念并没有太多的影响。因为在清政府灭亡之前，中国还是处在一个皇权统治的社会，天赋皇权的思想没有改变，天文观测和研究还是隶属于皇家的事情，利用望远镜进行天文研究并没有在民间流行和推广开来。

天文台的建立

而第一个真正意义上的现代天文台应该属于法国传教士来中国传教的时候，在上海佘山于1900建立的天文台，当时配备了一个口径40厘米的望远镜。尽管辛亥革命之后，大家对于西方科技的热情飞涨，然而因为国内动乱不止，天文学的发展很是缓慢。尽管在佘山天文台建立之前，德国于1898年在青岛建立了气象天文测量所，在1905年改名为青岛观象台，但是之前并没有配备天文望远镜，一直到1922年被中国接管之后，于1925年首次配备了一个16厘米的望远镜，开始做太阳黑子的观测。

▲南京紫金山天文盱眙观测站

在1931年，又建了一个大型的天文观测室，配备了一个法国制造的口径为32厘米的望远镜，一直使用至今。而当时的国民政府，首先于1928年在南京建立了一个国立中央研究院天文研究所，6年之后的1934年，在南京的紫金山上建立了一个综合性的天文台，这就是我们所熟悉的紫金山天文台。在解放之后的1950年更名为中国科学院紫金山天文台。紫金山天文台在建立之初，配备了一个60厘米的反射望远镜，以及一个20厘米的折反射望远镜。紫金山天文台作为中国人自己建立的第一个现代天文机构，很多天文研究分支和学科以及很多观测站都是从这里诞生和得到拓展的，并且培养了不少天文人才，所以它也被称为“中国现代天文学的摇篮”。

▲川南天文台

在新中国成立之后，陆陆续续成立了不少其他天文台站。首先在1958年开始筹建北京天文台。但是限于资金和技术等，一直到1972年开始研制自己的2米级通用型望远镜，并于1989年投入使用。这当时在国内是最大的一个望远镜。而现在国内最大的通用型光学望远镜是附属于云南天文台的2.4米望远镜，在2006年建成。云南天文台虽然是在解放后被批准成立的，但是它的前身也有比较长的历史。在抗战期间，原来的中央研究院天文研究所从南京迁到云南省昆明市东郊凤凰山。抗战胜利后，中央研究院迁回南京，在凤凰山留下一个工作站。一直到了1972年才被批准正式改名为中国科学院云南天文台。

▲新疆天文台25米射电望远镜

这里还需要说一下的是新疆天文台，最早的时候是中科院的乌鲁木齐人造卫星观测站，在1987年改名为乌鲁木齐天文站，2011年改为天文台，现在也是一个综合性的天文台，但是它以射电研究尤为突出，位于南山天文观测站的25米射电望远镜可以和全国其他地方的射电望远镜构成一个网络。而且，新疆天文台也在新疆奇台筹建110米口径全可动的射电望远镜，一旦建成，将是全球此类望远镜中最大的一个。

在这里还值得一提的就是专门用于光谱观测的郭守敬望远镜。它最早是在1992年被提议，后经过一系列的论证，终于在1997年正式立项，在2001年获得批准开始进行施工建设，并于2008年建设完成，2009年通过了国家的竣工验收。郭守敬望远镜的学术名称被称为Lamost，是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜的英文缩写。这个望远镜有很多技术上的难点和创新，它的改正镜是由24块6边形子镜拼接而成的4米镜面，并且使用了主动光学系统，从而消除球差效应。还有一个非常突出的特点就是它的直径达到1.5米的焦平面上有4000根光纤，这就意味着它可以同时对天空中4000个不同的天体进行观测，极大地提升了观测效率。在这里需要说明的是，郭守敬望远镜属于专有型光谱望远镜，只能用于拍摄天体的光谱，和上面提到的通用型望远镜有所不同，通用型望远镜不仅仅可以用来拍摄光谱，而且可以拍摄图像等等，这是因为通用型望远镜的终端设备可以根据不同需求进行更换。因为郭守敬望远镜的目的专一，所以它通常是由一个委员会来直接决定接下来几年的观测目标，这一点和通用型望远镜就有很大差别，通用型望远镜每年都会接受用户的不同申请，由专门的委员会来评审用户申请，然后分配观测时间。

目前世界上最为先进的望远镜口径已经是10米级，比如位于智利阿塔卡玛沙漠之中的8.2米的甚大望远镜，甚大望远镜是一个4个大小一样的望远镜阵列，这4个望远镜可以同时工作，通过干涉的方式构成一个口径达到130米的虚拟望远镜，分辨率远超目前其他的望远镜，甚至于超过了下一代望远镜；位于西班牙加那利群岛Canary Islands上的10.4米的GTC望远镜，它是世界上单口径光学望远镜最大的一个，尽管口径最大，但是它的整体观测效率并没有口径稍微小一点、位于夏威夷大岛莫纳克亚山巅的凯克望远镜观测效率高，凯克望远镜的口径是10米。实际上凯克望远镜也包含有两个同样口径的望远镜，本来也准备以干涉的方式工作，然而因为干涉所涉及的费用过高，在运行一段时间之后就停止了。值得注意的是，世界上绝大多数的望远镜镜面都集中于智利和夏威夷，这是因为这两个地方是全世界最好的观测地点，一方面是晴天天数很多，另外一个方面是大气透明度很高，非常适合于望远镜观测。

天文台的选址和观测点

由于技术和资金限制，最初建设天文台的时候总是建在交通相对便利的地方。比如民国时期的天文台就建在距离南京城很近的紫金山上，新中国之后建立的北京天文台观测站点就在北京近郊的沙河，而后来建设了距离北京城大约200公里的兴隆观测站。目前位于紫金山上的观测站已经成为一个科普基地，沙河观测站也因为北京的高速发展在2002年改为科普基地。兴隆观测站目前依旧是整个中国最大的光学望远镜观测基地，口径大于50厘米的有9台，1米口径的有4台。因为兴隆观测站的平均海拔只有大约900米，而且距离兴隆县城很近，在一定程度上会受到周围光污染的影响，所以中国天文学家也在寻找更好的观测站点。就中国大陆而言，西藏阿里、新疆慕士塔格、四川稻城以及青海的冷湖是目前国内最好的几个光学观测点，其中西藏阿里的海拔达到了5000米以上，慕士塔格和稻城在4000米以上，而冷湖是接近4000米。中国目前技术和经济上已经提升很多，所以中国即将建设自己12米的光学望远镜，目前就暂定选址在四川稻城。

在中国大陆以外，中国的天文学家也在其他地区寻找好的观测点，比如国家天文台和智利大学在2013年签订了双边共建合作协议，国家天文台在智利建立了“中科院南美天文研究中心”和“中智天文联合研究中心”，并且从智利获得了部分土地的使用权，在未来将建设运营我国自己的望远镜。

▲中国的南极昆仑站天文台，巡天望远镜

南极也是一个理想的观测站点。Dome A是南极内陆的最高点，海拔4093米。2004年起，法国、意大利、澳大利亚的天文学家在南极内陆Dome C 等地开展了系统的台址监测，结果显示南极内陆的观测条件优于其他地面天文台址。中国天文学家紧紧地抓住了这一契机，我国南极探险队在2004-2005季节到达了南极内陆的Dome A。2009年，中国的天文学家在极地中心等单位的协助下，在南极Dome A成功建造了中国的南极昆仑站天文台。而现在已经放置了三台50厘米口径的巡天望远镜。而未来中国计划在这里放置一个口径达到2.5米的巡天望远镜。根据最新的研究表明，这里的光学观测环境可以说是目前地球上最好的，比上面提到的夏威夷和智利还都要好，但是因为在南极建设天文台的难度过高，所以到目前为止，还没有成为主要的天文望远镜建设地。

就光学望远镜来看，中国和世界水平还是有着比较大的差距。中国还没有自己的10米级的望远镜，而目前世界上很多研究机构已经在建设下一代的30米级的望远镜，比如美国的30米望远镜TMT，27米的巨型麦哲伦望远镜GMT，还有欧洲的40米极大望远镜EELT，如果有机会参与其中的话，对于提升我们自己的天文水平很是重要。于是在2013年，国家天文台就代表中国科研机构加入了美国的30米望远镜TMT，成为正式成员。

除光学波段的观测之外，其他波段的观测也非常重要。利用贵州喀斯特地形，中国在贵州于2016年建成了世界上最大口径的、俗称“中国天眼”的500米射电望远镜，而且就在最近，美国位于波多黎各的305米的阿雷西博望远镜即将被拆除，因为年老失修，2020年已经发生2次绳索断裂事故。越大口径意味着望远镜越灵敏，所以”中国天眼”望远镜在接下来的一段时间内肯定可以做出一些新的发现。今年的“寰行中国”别克·中国文化之旅活动也正是从贵州平塘的“天眼”出发，开启以“华夏苍穹”为主题的征程，探访当代航天科技的前沿成就。

▲图为贵州平塘“天眼”模型，“寰行中国”别克·中国文化之旅探访地

除“中国天眼”之外，中国还有一些小口径的射电望远镜，比如上海天文台65米的天马望远镜、新疆天文台25米的望远镜等，还有北京和昆明的望远镜一起可以通过干涉技术联网组成一个3000千米口径的干涉阵列，从而可以达到更高的分辨率，这对于我们国家的太空探索非常重要，比如最近的“天问一号”和“嫦娥五号”项目都有利用到。

在过去的10多年间，中国在太空望远镜方面也进步不小：发射了第一颗暗物质卫星DAMPE，俗称悟空；发射了第一颗X射线天文卫星，俗称慧眼。而在接下来的几年间，中国还准备发射好几个X射线卫星，比如爱因斯坦探针卫星、中法联合的伽玛暴探测卫星SVOM，还有下一代的X射线旗舰望远镜eXTP等。甚至还包括俗称中国哈勃、2米口径的空间光学望远镜也计划在三四年之后发射。这些空间设备的发射，一方面得益于中国航天技术的成熟和发展，另外一个方面也是得益于中国经济的腾飞。

在其他探测方式上，包括中微子、宇宙射线甚至于引力波所有这些探测窗口上，中国也有不同的探测项目，比如中微子之前有大亚湾中微子实验，而现在有江门中微子实验装置，在西藏羊八井有宇宙射线探测装置。即使对于几年前刚刚直接探测到的引力波，也有不同的空间探测项目，比如天琴和太极在未来都准备发射空间望远镜进行探测。所有的这一切，最终都是想对于我们所处的宇宙有一个更好的了解。

在过去的一二十多年中，随着中国经济的增长，国家也认识到了基础科研的重要性，基础科研的投入也逐步加大。与此同时，随着航天事业的增强，天文研究也越来越受重视，除最早的中科院天文台和几个天文系之外，越来越多的高校也建立了相应的天文系，目前具有天文系的高校已经有将近20个，整个天文研究处于一种蓬勃发展的状态。不过天文学还是一个设备驱动的学科。美国著名的天文学家James Gunn在最近的一次采访中提到：现代天文学的进展95%要靠仪器，而5%的进展得益于人的智力。通过这段话，我们也可以看到先进设备在天文学中的重要性，所以中国的天文学家还需要努力制造出更好、更大、更为先进的设备，这样才有可能做出更大的宇宙发现，推动天文学的发展。

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