南极天文学的“中国篇章”

位于南极点的南极望远镜

"钱德拉"望远镜拍摄的星系碰撞场面，这幅图成为暗物质存在的依据

中国自主研发的首台全自动无人值守"南极巡天望远镜"

在南极天文学这块摘取科学硕果的竞技场上，中国科学家的目标是完成从"追赶"向"领跑"的转变，从而使我国成为世界地基天文观测领域的"领头羊"。届时中国的南极天文学研究将更上一层楼，中国科学家将在南极天文学这部鸿篇巨制中书写下令世界瞩目的"中国篇章"。

起步冰穹A

在南极，大陆被冰体覆盖，形成了平均厚达2450米的"冰盖"，冰盖的最高点是一个叫冰穹A的地方，那里视野开阔，地势平坦。中国继长城站、中山站后建立的第三个南极考察站昆仑站就位于冰穹A西南约7.3千米的地方。

冰穹A是一个非常具有科学考察价值的地方，被称为南极最有地理价值的"高点"。在南极，有类似价值的点共四个，冰穹A是其中之一，另外三个分别被称为"极点"、"冰点"和"磁点"，它们已被其他国家占据，有了相应的考察站。2005年，我国南极科考队首次登上了曾被认为是"人类不可接近之极"的冰穹A，并插上一根标志杆，这意味着人类首次确定了南极内陆冰盖最高点的位置：南纬80度22分00秒，东经77度21分11秒，海拔4093米。

2007年10月，中国天文学家跟随中国第24次南极科考队奔赴南极。次年1月，他们在冰穹A建立了一个天文自动观测站。观测站有一个小望远镜阵，由4架145毫米口径折反射式望远镜组成，称为"中国之星小望远镜阵"。自动观测站还安装了其他包括望远镜、大气活动监测设备、声雷达、发电机和中心控制计算机等相关设备。至此，中国的南极天文学迈开坚实的一步。

和地球的其他地区不同，南极为天文学家们提供了几可媲美太空的观测环境。我们都有这样的体验，天上的星星经常会"眨眼睛"，这是大气抖动造成的，这种抖动对天文观测很不利。南极的空气则极为透明和宁静，所以在南极安装天文望远镜就能得到非同一般的观测效果。另外，南极气候极为寒冷，空气中的水汽冻结成了冰雪，减少水蒸气对红外辐射的吸收，有利于红外望远镜的观测。南极极端的寒冷还大大减少了望远镜所发出的热，提高了红外观测的灵敏度，加之南极还是地球上观测天空视角最大的地点，能极大地提高观测效率。这些得天独厚的条件正是人们热衷于在南极从事天文观测的重要原因。

冰穹A是地球上最好的天文观测点之一，那里天空总是晴朗，冬季全是黑夜，绝少阳光、尘埃和水气的干扰。那里的大气边界层极薄，仅15米，只要将望远镜架高15米，就可以进入大气湍动很少的平流层进行天文观测。

南极巡天望远镜

2011年，中国第28次南极科考队中的天文科考队员在冰穹A成功安装了南极巡天望远镜AST3-1。这台望远镜是中国自主研发的首台全自动无人值守望远镜，也是目前南极内陆最大的光学望远镜。新安装的南极巡天望远镜具有自动指向、跟踪和调焦功能，由于极地大气透过率高，这台望远镜的观测效果比同类普通台址的望远镜要好得多。

南极巡天望远镜是大视场巡天望远镜，扮演着"太空巡逻员"的角色。AST3-1主镜口径68厘米，有效通光口径50厘米，配备了功能强大的CCD相机，可有效进行包括超新星早期发现、系外行星搜寻和光变天体的研究。在南极漫长的极夜里，AST3-1能够不间断地观测，成为地面天文研究中独一无二的望远镜。自2012年3月15日投入运行以来，这架望远镜一直工作得不错。

AST3-1只是我国南极巡天望远镜的"第一镜"，第二台和第三台将在未来5年内完成安装，届时，南极巡天望远镜会形成一个阵列，以便能更加有效地拍摄天空，寻找超新星、活动星系核、黑洞、伽玛射线暴等目标，同时也用于观测恒星和行星。

南极巡天望远镜的一个重要任务是利用"微引力透镜"效应搜寻太阳系以外的行星，它是我国首个以寻找此类行星为科学目标的项目。微引力透镜是一种寻找系外行星的新方法。假若一颗恒星的周围存在行星，恒星和行星就构成了引力场，这个引力场有时像个透镜，能放大背景恒星的光，从而发生光度的瞬间增强现象。现在，观测这种现象已成了发现和研究系外行星的一种重要方法。

研究系外行星也是现代天文学破解生命起源之谜的重要内容，因为科学家们认为，如果环境适宜，系外行星上也可能存在生命。南极巡天望远镜及其后续的其他望远镜都将致力于在宇宙中寻找生命的踪迹。除了运用微引力透镜技术外，我国南极天文观测还将使用掩星、行星大气光谱分析等手段寻找系外行星，这也是我国南极天文学破解生命起源之谜的一个重要目标。

南极巡天望远镜的另一个重要目标是寻找遥远的"暂现源事件"，比如超新星爆发和伽玛暴等。