獨守南極，傳奇的“冰雪戰士”

安小七+胡不二

茫茫的雪原之上，3只企鵝緩緩向你走來，遠處還有一只動物正在懶洋洋地打著呵欠，你能認出它是海獅、海狗還是海豹？

這是極地風光大片，還是《動物世界》又出了新的單元？都不是！它是南極巡天望遠鏡AST3工作團隊在南極進行科考工作時捕捉到的可愛日常。

南極巡天望遠鏡AST3是什么？它日常會進行哪些工作？而這一切，都需要從2017年10月份的那件“大事情”說起。

轟動世界的前情回顧

2017年10月16日深夜，中國科學院紫金山天文臺、南極天文中心聯合發布了一個比2017年諾貝爾物理學獎還重要的發現——中子星并合產生的引力波事件，宣布人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波，并同時“看到”這一壯觀宇宙事件發出的電磁信號。

這一事件引起了全球轟動，因為它有很多個第一次——人類第一次探測到雙中子星合并，第一次有確鑿證據證實中子星合并就是宇宙中金、鉑等超鐵元素的主要起源地，人類第一次同時觀測到來自同一個天文事件的引力波和電磁波。

據了解，全球有超過50臺天文設備對被命名為“GW170817”的這次中子星合并事件開展了精細觀測，AST3-2巡天望遠鏡就是其中之一。

一次帶風險的成功觀測

在遙遠的南極大陸，有這么一個“冰雪戰士”，它常年處于無人值守的狀態下獨自工作，它就是由中國自主研發的、于2015年1月架設在南極的第二臺巡天望遠鏡——AST3-2巡天望遠鏡，直徑68厘米，有效觀測口徑50厘米，位于南極大陸的最高點冰穹A，是南極現有最大的光學望遠鏡。

“雖然望遠鏡的‘身體素質還不錯，但是這次觀測條件并不佳，望遠鏡要幾乎貼著地平線才行，這對于南極巡天望遠鏡來說，是有一定難度和風險的。”中科院國家天文臺南京天文光學技術研究所研究員袁祥巖說。

出于安全的考慮，望遠鏡在觀測的時候都有一個常規的范圍，以防止望遠鏡在觀測期間失控而卡在赤緯較低的方向，否則等到南極的夏天到了，望遠鏡就不可避免地會被太陽直射，精心研制的精密設備就有可能損壞。而這次用AST3觀測GW170817，就需要把望遠鏡指向距離地面只有二十幾度的方向。“這個角度幾乎已經貼著地平線了。”袁祥巖說，這是AST3在之前觀測中從來沒有嘗試過的低角度，難度很高，但考慮到引力波事件的重要性以及這次探測本身對望遠鏡的挑戰性，最終整個團隊通過望遠鏡軟件跟硬件的完善，擴大了望遠鏡的觀測范圍，開始了相關的觀測計劃。

此時冰穹A的漫長極夜剛剛結束，也就是說，南極最佳的觀測時間段實際上已經過去。盡管如此，項目組還是認為非常值得一試。果然，北京時間2017年8月18日晚上，望遠鏡成功地對宿主星系NGC4993進行了連續不間斷的觀測，并采集到了21張長曝光圖像。為了盡可能地記錄下對應體亮度隨時間的演化，觀測一直持續到了8月28日。

同時，數據的分析和處理也在同步進行中。由于望遠鏡觀測到的數據數量很多，沒有辦法進行整體實時傳輸，因此以前都是科考人員在對望遠鏡進行維護時把數據取回，并換一個新的磁盤空間。“但這次需要同步分析，于是就由系統先做出一個預處理，把特殊源篩選出來。”袁祥巖說，研究人員會同時截取局部圖片進行有選擇的分析取用，觀測圖像中的光學信號終于浮出水面，引力波電磁波段光學對應體就這樣被成功觀測。

孤獨的“冰雪戰士”

“AST3-2的任務不僅是觀測引力波事件，它還會對七大行星以及超新星等進行觀測。這次，AST3-2完成了2017全越冬觀測，實現了技術上的突破。”南京天文光學技術研究所的科學家們講述了這臺“天眼”的故事。

楊世海副研究員介紹說，與一般望遠鏡不同的是，AST3-2沒有圓頂為它遮風擋雨，也沒有深達幾十米的地基防止外界的振動影響，而是建在冰雪之上。這就給機器本身以及信號的穩定性帶來了很大的挑戰。即使再多不便，南極內陸獨特的臺址優勢對天文觀測與研究來說始終充滿著巨大的吸引力，于是2015年1月，這臺望遠鏡組裝完成并投入使用。

“一般情況下它都是無人值守的狀態。”南京天文光學技術研究所副研究員盧海平解釋道，所內的科研人員會通過電腦或移動終端發出指令，由南極的計算機操控設備進行執行。由于南極極端的天氣環境，科研人員每年會趕赴南極給它做“ 體檢”，首先由專家進行遠程預診，接著由科考人員趕赴南極進行實地復診，一旦確定問題，科考人員就會按照指令給望遠鏡“治病”，然后再次進行檢測，最后進行設備升級。

“最近一次的‘體檢，除了常規的主體維護，我們還在設備旁邊新設了一個塔架，布了很多的傳感器、攝像頭以及外吹風結構。”盧海平說，這就相當于給望遠鏡增設了幾個“眼睛”，就能給后方提供更多的信息，比如現場的情況、運行環境以及望遠鏡本身的一些狀態，這些都是望遠鏡的輔助設備，但它們其實都非常有必要。“還有升級版鏡面除霜、除雪裝置，用來保證望遠鏡鏡頭的清晰。”盧海平說，這次的維護很成功，而這也為后來成功觀測到GW170817引力波事件的光學對應體打下了良好的“身體基礎”。endprint