高原スタータワー：アリ天文台で宇宙の謎を追う
2024-08-22
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私は大学院生の頃、アリ天文台の40cm望遠鏡を遠隔操作で使用し、小惑星の測光に関する科学研究を行っていました。アリ観測所に行って野外観察と研究をしてみたいとずっと思っていました。幸いなことに、今年の 4 月末に、研究チームは私をアリに派遣し、60 cm 双眼鏡の設置とデバッグを手伝ってもらいました。これは私にとって非常に興奮したと同時に、非常に不安でもありました。現地観察のためにアリに行くことに興奮していましたが、ついに念願をかなえて高原に登って、高原に星が落ちる素晴らしい景色を見ることができました。寒さと低酸素の環境が私の体にもたらす困難と、割り当てられた仕事が順調に進むかどうかを心配していました。しかし、なぜアリのような厳しい生活環境、特に寒くて低酸素の環境の高原に望遠鏡を設置しなければならないのでしょうか?ここでのアリとは、中国のチベット自治区の西部、「世界の屋根」として知られる青海チベット高原の後背地に位置するアリ地域を指す。平均標高が 4,500 メートルを超えるアリ地域は、地球上で最も空に近い場所の 1 つです。アリが天文台として選ばれた理由を理解する前に、地上での天体観測の基本原理を簡単に理解する必要があります。地上天体観測は地上の望遠鏡を通して天体からの信号を受信するものですが、天体信号は大気圏に侵入する際に損失が避けられません。ステーション敷地上の大気が少なく比較的安定しているほど、受信信号の品質は向上します。さらに、ステーションの敷地内で晴天の日が多く、強風や砂の吹き込みがないようにするには、人工光源を避けなければなりません。そうしないと、光学およびその他の波長帯の観測に影響を及ぼします。▲ 図1天文観測帯と大気吸収窓の模式図。出典: 中国南極天文学センター
乾燥した薄い大気、非常に高い高度、82%の晴天率、そして光害がほぼゼロであるため、アリは世界最高の天文台となる条件を備えており、天文研究者にとって星や星を観察するのに理想的な場所となっています。遠く離れた宇宙を探索するのに理想的な場所です。2002 年から現在まで、私たちの先人たちは数え切れない困難を乗り越え、石泉河鎮の南、嘉馬鄧山の頂上（北緯 32.325 度、80.027 度）、標高約 5100 メートルにある天文台を選び、建設しました。ついにアリに「スタータワー」が建った。現在、アリ天文台のインフラプロジェクトはほぼ完了し、いくつかの望遠鏡がさまざまな科学的目的をターゲットとした観測ミッションを実行しています。▲ 図2アリ天文台のパノラマ。出典: 新華社通信
アリで望遠鏡を組み立てて試運転する際の課題は何ですか?
アリ地域は標高が高く空気が薄いため、天体観測には適していますが、科学研究者にとっては物理的な課題ももたらします。これまで高地での生活を経験したことがなかった私は、高地に適応するため、標高3570メートルのラサ・クンガル空港に一泊して適応しました。その日は特に違和感はなかったが、翌日阿里市石泉河鎮に到着すると、美しい雪を頂いた山々や空気の薄さによる息苦しさが私の感覚神経を強く刺激した。▲図3アリ地方の雪山。写真提供：著者
私たちは到着した夜、休むことなく天文台に向かい、望遠鏡の吊り上げ作業を行いました。望遠鏡の吊り上げは、高度な精度と協力が必要な作業であり、すべての鏡筒と付属品を慎重に取り付ける必要があります。初日は望遠鏡の組み立てがほぼ完了しました。これは私たちの綿密な準備によるもので、実際に発送する前にすでに南京で望遠鏡を組み立て、デバッグを行っています。これには、望遠鏡のすべての組み立て詳細の確認、制御ソフトウェアのインストール設定、詳細な設置およびデバッグ計画が含まれますが、これらに限定されません。その日、アリ観測所の風速は非常に強かったため、吊り上げ作業は大きな困難を伴いました。このような環境では、クレーンマスターはほぼ完全な死角で動作するため、望遠鏡のような繊細な装置は、少しの不注意で取り返しのつかない損傷を引き起こす可能性があります。すべてのステップがスムーズに進むように、私たちは彼と緊密に協力する必要がありました。風速の影響や高高度の反射による身体的不快感の中で、集中力と落ち着きを保つのは簡単ではありません。南京で練習を重ねた暗黙の協力と機材への十分な理解を頼りに、望遠鏡の設置作業を無事に完了しました。しかし、その後のデバッグ作業中に、搬送や取り付けが適切でなかったためにメインミラーが溝から外れてしまうことが判明し、この問題を発見するまでにデバッグに時間がかかりました。幸いなことに、この問題は解決可能です。▲図460cm双眼鏡の巻き上げ図。写真提供：著者
翌日、私たちは望遠鏡のデバッグを正式に開始しました。しかし、コンピュータも私も重度の「高山病」に悩まされました。それを解決するために液体酸素ボトルを持っていますが、とにかく最初にデバッグされていたコンピューターが正常に動作しません。そのため、予備のコンピューターを見つけてソフトウェアを再インストールしてセットアップする必要がありました。さらに、デバッグは常に夜間に行われます。アリの夜は寒くて風が強いため、デバッグはさらに困難になります。▲図560cm双眼鏡の組み立て工程。写真提供：著者
天体望遠鏡のデバッグはいつもこんな感じで、出発前にはいろいろと慎重に検討しますが、いつも驚きの連続です。デバッグの過程では、データケーブルやコンピューターの抵抗が大きいことに加えて、光軸や焦点面の調整ができないなどの問題も発生しました。何度かの試みが失敗した後、反射神経の高さが脳を低酸素状態に陥らせ、明晰に考え、論理を明確にすることがより困難になりました。後で望遠鏡のデバッグ ログを確認したところ、当時は解決するのに時間がかかった非常に小さな問題がいくつか見つかりました。たとえば、画質が悪かったのは単にカメラ アダプターが少し緩んでいたためでした。幸いなことに、ソフトウェアとハードウェアの導入はほぼ完了しており、光軸や焦点面などのデバッグ作業は、観測所に常駐する技術者や教員と協力して遠隔で行うことが可能です。すべてのデバッグ作業が完了したわけではありませんが、3 日間の短い作業の後、最終的に 60cm 双眼鏡が正常に組み立てられ、デバッグ作業が実行され、基本的な目標は達成されました。▲ 図6デバッグ時の60cm双眼鏡の姿勢。写真提供：著者
この60cm双眼望遠鏡は近い将来稼働段階に入り、空の測量や小惑星の観測が主な任務となります。 2つの鏡筒の視野をつなぎ合わせることで、より広い観察視野を形成し、短時間で広い空域をカバーすることができます。この設計により、特に新たな潜在的に危険な小惑星の監視と探索において、望遠鏡のデータ収集効率が大幅に向上します。従来の単眼望遠鏡と比較して、空の調査タスクをより速く完了できます。継続的な観測により、小惑星の軌道を正確に追跡し、地球を脅かす天体衝突の危険性をタイムリーに警告することができ、これは我が国の地球近傍防衛システムの確立・向上にも貢献しています。私にとって、アリ天文台への科学調査旅行は仕事の経験であるだけでなく、素晴らしい人生経験でもあります。疲れたときは車に乗って望遠鏡の調整をしたり、気温が高いときは酸素供給装置もあり、寒いときは暖をとりに行くこともできました。アリ観測所がどのように設立されたかは言うまでもなく、先人たちがこの場所を視察に来ることがどれほど困難だったかは想像もつきません。彼らはあらゆる障害を克服して、今日の便利さを実現しました。改めて彼らに敬意を表します。天文台の常駐教師は、観測所のインフラによって発掘された石の中に多くの生物化石があると私に言いました。残念ながら、私たちは望遠鏡の組み立てとデバッグで忙しく、高反射鏡には生物化石を探す時間とエネルギーがありません。 。しかし、石泉河鎮のスーパーマーケットでは、まだ海に似た美しい生物の化石をたくさん見かけました。かつて海だった場所が、今では山になっているのには驚かされます。▲図7 アリ観測所の山頂側面。写真提供：著者
ここには動物はいないだろうと思っていましたが、山を下る途中、ウサギが飛び跳ねたり、スズメが飛んでいるのをよく見かけました。そのとき初めて、昼間は人影がなかったように見えるこの場所が、生命の粘り強さを動かしていることに気づきました。石泉河鎮に戻る道の両側には、政府がたくさんの木を植え始めました。その残存率はわかりませんが、この場所は将来、活気に満ち溢れていると思います。▲図8石泉河鎮に戻ると、新しく植えられた木々が道路に沿って並んでいた。写真提供：著者
石泉河町の標高も4,300メートルと高く、高地の痛みで体中が痛くなり、食欲がなくなりました。地元の先生がたくさん勧めてくれたことだけを覚えていました。 。しかし、天文台で満天の星空の下に横たわると、その強烈な心地よさが全身に満ちて、高山病の辛さすら忘れさせてくれた、この旅行には十分満足でした。星は明るく輝き、時空を旅する秘密を語り、広大な地球は宇宙を見たいという願いを伝えます。未知の宇宙を探索したいという人類の願望は決して止まらず、アリ天文台の物語は続き、それがさらなる科学的発見をもたらすことを私たちは期待しています。頭上には満天の星空、地に足は着きます。神秘的な土地、アリの美しさは、自然の風景の雄大さだけでなく、宇宙に対する人間の願望や夢にもあります。皆様もぜひこの地の魅力を体感し、星空の下で静けさを感じていただければ幸いです。
墨子は古代わが国の有名な思想家であり科学者であり、彼の思想と業績はわが国の初期の新進科学を体現しています。墨子サロンの設立は、科学の伝統を継承・継承し、科学精神を提唱・推進し、国民の科学リテラシーを高め、科学を支持する社会雰囲気を構築することを目的としています。
Mozi Salon は、科学を愛し、探求心と好奇心を持っている一般の人々を対象として、対面での公開活動と多様な新しいメディアプラットフォームを通じて、世界の最先端の科学の進歩を誰もが理解できるようにしたいと考えています。最先端の科学の考え方を学び、科学の秘密を探求し、科学の美しさを感じてください。
墨子サロンは、中国科学技術大学上海研究院と浦東新区の南斉量子科学技術交流センターが主催し、中国科学技術大学新同窓会財団が後援しています。中国科学技術大学教育財団、浦東新区科学技術協会、中国科学技術協会、および浦東新区科学技術経済委員会の支援。
