昨夜星官动紫微(三)
——北京古观象台、兴隆观测站、密云观测站、怀柔太阳观测基地行记

2016-02-11 03:28
天文爱好者 2016年10期
关键词:天线阵密云射电

□ 迟 讷

昨夜星官动紫微(三)
——北京古观象台、兴隆观测站、密云观测站、怀柔太阳观测基地行记

□ 迟 讷

密云射电天文观测基地是我国早期射电天文的主要观测基地,在该站建成的由28面直径为9米的抛物面天线组成的米波综合孔径射电望远镜阵列,曾经为米波巡天、射电变源、超新星遗迹等方面的研究做出过巨大贡献。(迟讷摄)

把酒问青天——密云射电阵

兴隆的陈老师为我叫了一辆车到火车站。从师傅的车上下来以后我意识到我已彻底离开优厚的食宿条件,独自一人的旅行正式开始,我恋恋不舍又激动不已。兴隆站小小的,一个大房子隔开成两间,就是候车厅。

从兴隆到密云的路线,事先我是通过百度地图规划的,去过密云射电阵的朋友都是开车去的,在网上也只能找到自驾的线路。用百度地图搜索了一下从兴隆到密云射电阵的路线,百度地图老老实实地回答,耗时七小时,先坐三小时火车,然后乘四小时公交车到不老屯镇。白天在路上,在附近农家住下,夜晚步行去射电阵,也是可行的。网上反复确认了公交信息和备选方案(备选方案就是如果半路发现某段线路不可行那就只好哭着回家)之后,定下了火车票。

到达密云后,才发现密云站比兴隆站还要小,就是个小房子。我背着包从车站出来,茫然四顾。我算准了火车到站时间和到不老屯的末班公交车时间中间差微妙的半小时——我特别喜欢这种紧凑又稍稍留有余地的时间安排。几经折腾,找到了公交车站,上了公交车。我以为这种城郊的车会非常空,但事实恰恰相反。整个公交车挤得像个罐头,我背着大包刚挤进去就卡在了刷卡的过道上,我挥舞着胳膊奋力挣扎仍旧无法动弹,像被人捉住壳子的龟。大包还把一位大姐卡在栏杆上动不得,不过她也没怪我,只趴在栏杆上嘿嘿地笑自己的窘境。后面有乘客帮我把包往里推了一把,我才得以脱身。

我在入口处回过身来,扶着把手勉强站稳,热得满头大汗。车在乡镇的柏油路上飞快地开起来。以往外出观测,坐什么交通工具都有,但到最后最偏僻的地方,一般都是坐当地人的金杯车,走公共交通还是第一次。现在看来,好像也不是很疯狂,挺合适呀,只要两块钱!

我站在前门的位置,忍受着背上大包带来的腰酸背痛和密闭空间的闷热,看着车窗前的风景,心情莫名好起来。这是京郊的一个普通小县城,春风还没绿到这里,周围的山坡都还灰扑扑。这里邻近水库,道边有好多卖水库鱼的。卖鱼的招牌就用瓦楞纸板,油漆直愣愣地写,“卖大鱼”。特别萌,我忍不住笑了。

我背着包站了一个多小时才有个座位,我跟司机说到燕落村的时候提醒一下我,旁边一位大姐跟我说,再过两站,镇政府过去就下。看上去不发达的乡镇地区,百度地图的时间估算还是会有些误差的,从火车站乘公交车到不老屯,总共也才耗时两小时。

公交车在太阳落山后开到不老屯,把我在一个荒凉的好像由破铁皮拼凑而成的车站丢下后绝尘而去。我站在车站前面,一阵风卷起车旁边的一大堆麦秆。一个大叔开着拖拉机轰轰烈烈地路过,丢下一路枯树枝。我背着包往车站后面的农家院走去。

农家院门口有一圈羊,我走过去它们就抬起头来,一边心不在焉地咀嚼一边看我,我停下来,在淡蓝的暮色中隔着栅栏和它们对视了一会。牧羊犬在旁边紧张地看我,我过去给它闻闻,它闻了闻,就退下了。我又往里走,走到农家院里。一大家人正在吃饭,见我进来,男主人把我领到隔壁的农家院,他一边带我走一边说,今天房间都满了,我电话里答应过你有房,说话算话,我给你找到一个……

北京密云50米天线及办公楼外景(和雨彤摄)

隔壁是一个小一点的院落,南边是厨房和卫生间,客房在北边。这家院落的女主人带我进了北边的厢房。我放下包,问女主人射电阵在哪。她说,啥?我说,大天线。她说噢,你出了门往南走走到头,再往东走就是。又说,隔壁屋今天住了两个小伙儿,他们也是去那儿的,你们可以一起去。我问他们现在在哪,女主人说,去镇上吃饭去了,回来你问问他吧。

我整理了一下相机,女主人饭菜就做好了,正吃着,隔壁两个小伙子吃晚饭回来了,听女主人说我也是去看射电阵的,他们问我什么时候去那边,我正毫无形象可言地大口吞咽馒头,含含糊糊地说吃完就去。他们说今晚天气不好,准备第二天再去了,互道一声晚安,两人回房去了。我草草吃完,和女主人知会了一声,扛着脚架相机就出门去了。

这里亮化工程显然不如市区,到了夜晚只有零星路灯,我在低矮的平房中间的小路上忐忑地走着,竖着耳朵留心周围的动静。恐惧来源于陌生,我对这个地方的民风、地理并不熟悉,心里孳生出无数种可能。我真害怕自己被抓走卖掉啊。一切都静悄悄,只有冲锋裤摩擦的窸窸窣窣的声响,偶有路边人家院子里装腔作势的狗吠,我不理,走远了它也就不再叫。走了十几分钟,平房都在身后了。周围开阔起来,景色换成了树林、野草地,我隐约闻见草和湿泥土的气味。又走了一会,路就到头了,有铁丝网向左右两边延伸,前面应该就是水库了。我往东看,并没有想象中高大的射电阵,遂沿着铁丝网往东走了一会,终于在夜色中隐隐约约地看见了。

这两天的天气都是白天好,到了晚上就开始起云,只有远处不老屯镇政府的灯光模糊照出天线的轮廓。我朝它们走去,很快它们像列队的士兵一样,整整齐齐地,一个接一个地,出现在视野中了。

三米多高,天线罩由铁网一丝不苟地编织而成,东西两边各放置两串重锤,像把手一样有力地掣住大头。沿着路边一溜排站立,一眼望不到头的这些士兵,全都静默仰头望天,好像还在工作,还在探索头顶星空,向深处更深处凝听。然而今夜风起云涌,只有木星还在,摇摇欲坠。

我沿着小路一边往东走一边数着路边的天线,越往东天线之间的间距越大。身后有手电光远远跟来,我像迫害妄想症患者一样,一跳一跳地钻进路边草地,躲在天线后面,百无聊赖地等了一会,等手电光转弯去了别的地方,我才又跳出来继续数……啊,我忘记我数到哪里了。

算了,回头再数吧。又走了一会,左手边出现一个更大的天线,有十几米高,直径约是天线阵的单独天线的五六倍,亮着的灯毫无疑问地表明它还在工作,和右手边小天线比起来,它好像是将军在统领着面前的士兵。而且它看上去更现代也更复杂,它的钢结构看起来都是雪亮的,非夜色下黑色的天线阵所能比。这里居然还有在工作的观测站,这是我之前在网上没有查到的,我加快脚步走过去。快走到大天线下面,远远看到一辆小汽车,旁边似乎站了几个人影。

纵然我胆小,但这个时候分析一下也就知道,应该也是和我一样来看射电阵的外地人。我走近一看,地上居然立着一架星野赤道仪。赤道仪旁边站了三个人,其中两个年轻小情侣,另一个年纪稍大的男人。三人见我走过,停下说话看着我。我说,天气不好呀,你们来干嘛。情侣没说话,男人应了一声,嗨,可不是。我瞅了一眼赤道仪,问,信达星野?男人大感惊奇,说,行家呀。我们遂立着聊了一会,原来这位哥们是天津的一位孤独的天文爱好者,来密云见客户的机会,特地带上设备,打算在这里拍一晚。说着他打开后备厢给我看,叮铃哐啷乱七八糟的东西里面,赫然卧着一台黑色小反射镜。我说,信达小小黑?哥们激动得快哭了,说今天遇到同好了。两人相谈甚欢,一起诅咒这见鬼的天气。哥们半晌弱弱问我住哪,能不能给他指个路,这个天气今晚是拍不成了,他想找个地方住一晚。我想了想说,去我住的那户农家找找还有没有床位,你要不嫌弃可以将就住下。我说我再往前走走,转一圈咱再回去吧。说完我继续往前走,哥们在原地拍大天线。

天线阵间距在大天线的正前方达到最宽,可达六七十米,再往东间距又开始缩小。大天线被围墙围绕,大门在东边,没有任何文字标识。门关着,值班室亮着灯。门口和天线阵并排的还有两个小天线,明显和天线阵不是一伙的。再往前再走一会,天线阵间距回到最小,才算走到头。

射电天文的历史可以追溯到20世纪30年代。1932年美国的无线电工程师卡尔•央斯基用自己在贝尔实验室设置的天线探测到了来自银河的辐射。1937年同样无线电专业出身的格罗特•雷伯在自家后院修建了一架9米直径的拋物面碟形无线电望远镜,被认为是无线电天文学的先驱之一。

云依旧厚密,木星依旧坚挺,南边隐约可见水库对面密云城区的光。风轻轻吹着,天线身上的铁网殷殷地响起声音。站在这里,很难不想到一部老电影,《超时空接触》(Contact)。女主角在美国VLA(甚大天线阵)下孤独寻觅来自天外声音的身影深入人心。造型独特壮观的天线阵也伴随着电影的流行,为更多普通观众所知。

20世纪60年代,英国的天文学家马丁•赖尔利用了波的干涉原理,发明了综合孔径望远镜。干涉(interference)在物理学中,指的是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加,从而形成新波形的现象。用相隔两地的两架射电望远镜接收同一天体的无线电波,两束波进行干涉,其等效分辨率最高可以等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。赖尔因为此项发明获得了1974年诺贝尔物理学奖。

Contact的原著是声名赫赫的天文学家和科普作家卡尔·萨根。抛开文学层面的讨论不说,这部片子很大程度上表达的是作者对于人类自身在宇宙中的自省,这种自省非瞬间的灵感,而是作者从事天文工作几十年下来对人类与宇宙关系的长久且深刻的思索。影片中评审团问女主角,如果你遇到外星人,你会问一个什么样的问题?作者借女主角之口说出了他心目中的答案——人类应当如何在科技发展的初期存活下来而不是一不小心把自己弄死。这部电影起名“Contact”不是没有原因的。也许交流本身就是这个问题的答案。我们不计成本地搜索外来的信息,向外发送信息,甚至亲自前往,为的就是能够获得足够多的关于宇宙的信息,存活下来。信息在交流中才有价值。

影片中女主角曾提到过的阿雷西博射电望远镜,以向距离地球两百多万光年的M31球状星团发射“阿雷西博信息”闻名。《超时空接触》中织女星人向地球人传送的信息制作方式,也许就是受阿雷西博信息的启发。作者借女主角之口说,数学是普世的。阿雷西博信息以无线电形式传送,由1679个二进制数字组成。阿雷西博告诉地球以外的生命,我们有十个数字,我们的DNA长成这样这样的,我们长成这样这样的,我们所在的太阳系是这样的,以及我们用来发送信息的工具,是这样的。阿雷西博之后,还有旅行者号,在履行同样的任务。旅行者号携带着一张记录有人类文明各种信息以及语言问候的唱片,人类对交流的渴望是如此恳切。

建成于2006年的FAST的模型,可以对天体进行试验观测,演示FAST的各种关键技术。(迟讷摄)

FAST模型(和雨彤摄)

和电影中的VLA一样,我面前的密云射电阵也是接收来自宇宙声音的一员。密云射电阵主要进行北赤纬天区的普查和特殊源的搜索,同时也对大尺度展源进行米波精细测量。

密云射电观测基地,其实并不是只有这一个阵列。阵列对面那个鹤立鸡群的大锅,其实是一个50米天线系统,它是中国VLBI(Very Long Baseline Interferometry)的“成员”之一。

VLBI,中文名甚长基线干涉测量技术,这种技术就是基于电磁波的干涉理论,用多个天文望远镜同时观测一个天体,模拟一个大小相当于望远镜之间最大间隔距离的巨型望远镜的观测效果。中国的VLBI网络,又叫CVN,China VLBI Network,由上海25米、北京50米——就是我面前这座、昆明40米和乌鲁木齐25米的4台射电天文望远镜组成,四台射电望远镜分别位于中国东西南北四个方位,组成了一个直径达3000多千米的望远镜阵列,在我国探月工程中,对绕月卫星嫦娥一号和嫦娥二号进行精密测轨。同时,中国的VLBI网络也与国际VLBI网络合作,参与国际VLBI联测。

观测站门口的那两个小天线,应该也是一套干涉仪。

观测站的东边还有一个小锅,周围竖着一些架子。夜色下看不真切,朦胧中看起来像一个FAST的缩比例模型。后来问苏晨,才知道,这还真的是FAST的模型,而且是真的可以观测的模型,可以对天体进行试验观测,演示FAST的各种关键技术。这个模型建成于2006年。

我又慢慢踱回到50米天线前面,哥们还在抽烟。我坐他车回农家院。哥们就在客房外面的沙发上将就了一晚。

第二天早晨我起来去射电阵看日出,睡沙发的哥们虽然咳嗽了一晚,一听我要出去看日出,立刻一骨碌翻身爬起来要和我一起去。我本打算看完日出回来吃个早饭再走,哥们则计划开车去看日出然后直接回城里办事。我想那不如捎上我把我带到火车站丢下来,遂收拾了书包和他一起走。

我们又开车开到射电阵。太阳还没从云隙中探出头来,但晨光已经铺满远处的天地与山水。我第一次看清了射电阵的面容。日光下它们身上斑驳的铁锈和攀附的藤蔓无所遁形,看上去不再像神采奕奕工作着的射电干涉仪,倒更符合它现在的身份——被废弃的设施。有的天线上铁网已经破烂,铁丝滴里搭拉地垂下来,头颅却依旧昂着。

射电阵是什么时候停止观测的?我不知道。我又沿着小路慢慢走,走过竖立着的一个个钢铁的坟墓,有农人携花狗走过。农村的花狗大多怕人,见我蹲下来便犹疑不敢上前,农人笑着对它说,小花,有人给你拍照,你快去呀。小花犹豫良久,下定决心扭头跟着农人跑了。走到尽头,放置FAST模型的地方,白天看才看出尽头是水库的入口,北边通往不老屯镇。几个农人正三三两两站着说话,看守着水库的入口不让外人进去,应该是禁止钓鱼。他们见我拿着相机,笑问我,这堆大铁渣子到底有什么好拍的?我也笑,答不上来。他们遂回头自己讨论到底能卖多少钱,一斤废铁五毛钱,一个大铁渣大概两三千。

对于天文爱好者来说,它们不是废弃的设施,也不是大铁渣,而是一种类似于纪念碑的存在吧。天津哥们带我回密云县城,车上他和我说,看《三体》第一部,汪淼眼中出现数字倒计时,后来来到这里。他印象深刻,一直念念不忘,总想来看看。望远镜阵列的壮观总是容易吸引人的注意。冷光的金属褪色,科学过后是美学,然后是人的哲学。

(未完待续)

(责任编辑 张恩红)

和天线一起“望”星空(和雨彤摄)

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