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青海冷湖,赛什腾山。海拔四千多米的山脊上,一台口径80厘米的红外望远镜刚刚交出了

青海冷湖,赛什腾山。海拔四千多米的山脊上,一台口径80厘米的红外望远镜刚刚交出了它的第一批成绩单。不是测试数据,是实打实的科学观测成果,已经为国内十多家科研机构提供了红外观测支撑。中山大学马斌团队在第二届人工智能赋能天文学开放科学会议上集中发布了这批成果,现场的天文学家们都清楚——中国地基红外天文学的一道坎,被迈过去了。

红外天文观测长期卡在一个尴尬的位置上。中国光学望远镜这些年发展很快,但红外波段始终是短板。不是不想建,是核心探测器件买不到。科学级红外探测器长期被少数几家国外公司垄断,高性能的铟镓砷和碲镉汞芯片对中国是严格禁运的。望远镜架子搭得再大,没有底片,就等于装了炮管没有炮弹。

冷湖这台望远镜最核心的突破就在这儿。它首次用国产科学级铟镓砷探测器实现了J波段成像,用国产碲镉汞探测器实现了K波段成像。这两个波段是天体物理研究的高频刚需波段,星形成区、系外行星大气、银河系中心黑洞周边环境,主要科学目标都集中在J和K波段。以前国内天文学家要做红外观测,要么申请国外望远镜的开放时间,排半年队分几个小时窗口;要么用老旧设备凑合看,数据质量和国际同行根本没法比。现在国内有了自己的高质量红外观测节点,研究节奏可以自己控制了。

探测器国产化还有一层更深远的意义。铟镓砷和碲镉汞的制备工艺极其复杂,从材料提纯到芯片流片到低温封装,一整条产业链过去都不在手里。这次两台国产探测器成功完成科学级成像,意味着从材料端到器件端到系统集成端全部走通了。不是实验室里的小样,是放在零下几十度的冷湖山顶、对着真实天体拍出了符合国际标准的科学影像。这一步走实了,后续更大口径、更高灵敏度的红外望远镜才敢往国产探测器上去规划。

冷湖这个台址本身也值得多说几句。赛什腾山经过连续多年的监测,已经被证实是亚洲最好的光学红外天文台址之一。晴夜数多,大气干燥,视宁度极佳,海拔足够高,水汽含量足够低——水汽对红外观测是致命的,会直接把天体信号吸收掉。这台望远镜能在15秒内对准全天任意目标,机械设计和控制系统显然也花了大力气,不拖台址的后腿。

中山大学这次选择的发布场合也很有策略性。“人工智能赋能天文学”这个会议主题,跟红外观测的下一步发展高度耦合。红外望远镜的数据通量极大,单次扫描产生的影像需要用AI做实时去噪、目标识别和暂现源预警。马斌团队把望远镜的观测成果放在这个会议上首发,等于是在暗示:硬件已经跑通了,接下来会重点攻数据智能处理这条线。

地基红外天文学在国内长期坐冷板凳,主要是因为探测器受制于人,台址条件也有限制。冷湖加上国产红外芯片,这两块拼图同时就位,整个局面就不一样了。一个自主可控的红外观测节点已经进入常态化运行,科研产出会逐步显现。对于中国天文界来说,这台80厘米的红外望远镜就是一个信号——从紫外到光学再到红外,中国的地基望远镜拼图正在加速补齐。