中国高海拔宇宙线观测站即将全面开工

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国际在线报道（记者刘轶瑶）：宇宙射线起源于哪里？其携带的超高能量背后有哪些人类尚未掌握的原理？为解开这一国际物理学界的世纪之谜，中国高海拔宇宙线观测站（LHAASO）即将在平均海拔4410米的西南地区四川省稻城海子山全面开工。它也将成为全球最大的同类型观测站。观测站选址在有“最后的香格里拉”之称的稻城，“绿色施工”将贯穿建设过程始终，多项植被保护与恢复措施与建设工程同步。这一大科学工程项目也得到了当地藏族同胞的支持。

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随着中国国家重大科技基础设施项目——高海拔宇宙线观测站首席科学家曹臻的介绍，能看到在稻城海子山1.36平方公里的观测站建设范围内，路、水、电、土地平整等配套性工作已基本完工。巨大的冰川漂砾（巨石）中间，因建设而翻铲出的高山草甸，都被工程人员细心地摞好并养护，等待着未来的复原。工地现场已经具备了大科学装置的开工建设条件。

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作为太阳系以外唯一的物质样本，宇宙线在1912年被发现以来，与之相关的研究已经产生了数枚诺贝尔奖牌，但人类却始终没有发现宇宙线的起源。宇宙线的起源也因此成为国际物理学界的“世纪之谜”。为什么要观测宇宙线？长期研究天体物理的中国科学家曹臻说：“宇宙线的特点，重要性就是它携带的能量，比我们现在人工加速器的能量高得多得多。因此，探索这种加速机制，向宇宙学习：怎么去把粒子加速到这么高的能量？这里面有没有新的物理原理或者机制？这都是我们探索的整体内容之一。这个事情得一步步来，我们现在要做的工作只是第一步，找到源，接下来还要研究源。用各种各样的手段：多波段也好、多信使也好，把这个源的原理和机制全部搞清楚。我相信在搞清楚的过程中，关于加速、关于磁场产生的条件、关于高密度高温度的环境……可能就会对我们的知识体系产生更大的影响。”

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为什么要在高海拔的地方进行观测？因为高山实验是宇宙线观测研究中能够充分利用大气作为探测介质、在地进行观测的手段，其规模远大于大气层外的天基探测器。对于超高能量的宇宙线观测，这是唯一的手段。因此，新中国从上世纪50年代开始进行宇宙线研究，曾先后在云贵高原的云南落雪山和西藏的羊八井建立宇宙线观测站，后者更成为当时国际四大超高能γ天文和超高能宇宙线研究阵列之一，在大视场巡天领域处于国际先进行列。

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为进一步探索高能宇宙线起源并开展高能辐射、天体演化以及暗物质分布等基础科学研究，中国政府于2015年12月批准了高海拔宇宙线观测站的建设项目。未来四年，将共有近6000个电磁粒子探测器、1200缪子探测器、3000个水切伦科夫探测器以及12台广角切伦科夫望远镜，组成四大探测器阵列，部署在1.36平方公里的观测站内。它们将创造三项世界之最。中科院高能物理研究所副所长罗小安介绍说：“这是我国大科学装置在西南地区的重要布局，建成后将实现世界最高能的探测灵敏度，最灵敏的甚高能伽马射线巡天探测，最宽广的宇宙线能谱测量范围。做成之后一定能够达到世界领先水平的。”

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针对探测器的特点和需求，中国的科学家们还开发了远距时钟在“亚纳秒”精度上的同步技术，同时还将实现高计数率条件下的前端信号数字化、光敏探测器的升级换代。

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高海拔宇宙射线观测站项目经理兼总工艺师、中科院高能物理所研究员何会海介绍说，在如此大的范围内，将时间的同步精度提高到0.1纳秒（10的负十次方秒），这也是世界首次。“粒子的速度是以光速在跑的。它是像下雨一下，刷一下下来，怎么知道它从哪个方向来？根据先到后到的时间差，我们就能够算出来方向。在这样的公里量级上，能够把表对准到10的负十次方秒这个量级，这是全世界头一次实现的。”

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高海拔宇宙线观测站所在的稻城，因雪山碧水、植物繁茂，恍若仙境，被中外人士视为是传说中神秘圣境“香巴拉”的所在地。因此，“绿色施工”将贯穿建设过程始终。未来，观测站内还将同步开展高原生态、生物等交叉研究。常驻稻城的工程办公室成员罗荣多吉透露：“据我了解，环保这一块，这个项目可以说基本没有（影响）。因为探测器项目符合国家的环保标准。对野生动物不会有影响。对水源和草地目前会有一定的影响，但是我们会做植被的恢复，一方面是前期保护，另一方面把工程铲出的草甸进行养护，养护之后等路修好了，直接铺回去。这是可再生回去的。”

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23岁的罗荣多吉还表示，当地的藏族同胞欢迎大科学装置落户自己家乡。“在藏族传说里、藏民族文化里，是存在宇宙的，是跟时间时空是有联系的。这么大型的科学装置，对老百姓来说，这从来没见过的东西，有点像传说一样。可能他们不知道宇宙线是什么，但是在当地人看来，这是对科学的奉献，对人类是有好处的。只要不对生活有影响、不与宗教有冲突，那就是没问题的。”

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中国是世界上最早进行天文观测和记录的国家之一。而未来，高海拔宇宙线观测站建成并投入使用后，也将与国际另外三个大型实验一起成为宇宙线领域的支柱性实验装置，共同挑战宇宙线起源的世纪之谜。高海拔宇宙线观测站首席科学家曹臻说：“这四大观测站：第一是在南极，冰立方中微子实验，以美国为首的项目，研究手段是宇宙线中微子。第二种手段是瞄准极高能宇宙线粒子，极高能宇宙线粒子非常稀缺，就要建3000平方公里的大阵列，一共由15个国家参与实验。另外一个更重要、更活跃、非常成功的领域就是伽马天文，分两条路子走：一是我们LHAASO这样的大型地面阵列，还有一条路是大型的切伦科夫望远镜，瞄准天上的星体来做研究。这样就形成了三个不同的研究方向、四种支柱性的探测手段。”

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按计划，中国政府将于2021年对高海拔宇宙线观测站进行竣工验收。这一观测站还吸引了法国、意大利、俄罗斯、瑞士、泰国的研究机构参与建设并进行科技合作，未来将成为以中国为主、多国参与的国际高海拔宇宙射线研究中心。

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中国最新天文大科学装置——高海拔宇宙线观测站（LHAASO，音译为“拉锁”）项目7月在海拔4410米的四川省稻城县海子山开始基础设施建设。项目由国家发改委于2015年12月31日批准立项，预算12亿元，预计5年内建成。建成后，有望向宇宙线起源这一世纪之谜发起冲击。目前LHAASO项目集合了国内20多个科研院校的百余名科学家，法国、意大利、瑞典等国也拟加入该项目国际合作组。[

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LHAASO项目由观测基地和测控基地组成，占地总面积逾2000亩。其中建设站址位于四川稻城海子山，平均海拔4410米。项目整体建设周期为4年，投资约9亿元人民币，投入运行后科学寿命在20年以上。2015年12月，LHAASO获得中国国家发展和改革委员会批准立项。[

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看这新闻如同科幻片，先进科技。

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厉害了，我的国，为你欢呼。

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美国射电望远镜塌了 世界只剩中国FAST一只“天眼”

2020年12月02日 10:18 观察者网

　　原标题：美国阿雷西博望远镜塌了，世界只剩中国FAST一只“天眼”

　　[文/观察者网 赵挪亚]一夜之间，曾在人类天文探索史上留下过浓墨重彩一笔，被誉为地球“两大眼睛”的波多黎各阿雷西博（Arecibo）射电望远镜塌了。

　　望远镜所有方美国国家科学基金会（NSF）当地时间12月1日确认，继今年8月两次严重电缆事故后，望远镜悬挂的接收设备平台当天坠落并砸毁了望远镜反射盘（天线）表面，目前无人伤亡，但望远镜很可能已不能再使用，重建是目前最可行的方法之一。

                               
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仪器接收平台坍塌后的阿雷西博望远镜社交媒体图

　　一位阿雷西博天文台的工作人员人此前表示，阿雷西博射电望远镜若失去功能，那么全世界在天文探索领域，将只能依靠来自中国贵州的另一只“大眼睛”，500米口径球面射电望远镜（FAST）。

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毋问我从哪里来 发表于 2020-12-2 22:45
美国射电望远镜塌了 世界只剩中国FAST一只“天眼”

2020年12月02日 10:18 观察者网

　　多次“受伤”，阿雷西博望远镜“命运多舛”

　　阿雷西博望远镜于1963年落成，整座望远镜由底层直径305米的接收盘面，以及悬挂于此之上，重达900吨的接收平台组成。三个钢筋混凝土高塔拉撑的18根电缆，帮助接收平台悬吊在盘面之上。

　　中国的FAST落成之前，阿雷西博望远镜是全世界最大的单孔径望远镜，在电波天文学、大气科学和雷达天文学等领域内有着重要的研究作用。历史上，阿雷西博望远镜曾帮助搜寻危险的近地小行星，寻找外星生命的迹象，还发现了太阳系以外的第一颗行星。

　　1974年，为庆祝改造完成，阿雷西博望远镜还曾向距离地球25000光年的球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信号，称为“阿雷西博信息”，其中包括人类DNA的化学元素序号和结构、人类外形，以及太阳系的信息等。

                               
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著名的“阿雷西博信息”

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毋问我从哪里来 发表于 2020-12-2 22:45
　　多次“受伤”，阿雷西博望远镜“命运多舛”　　阿雷西博望远镜于1963年落成，整座望远镜由底层直径30 ...

　　自2017年来，阿雷西博望远镜接连“受伤”。当年，飓风玛莉亚带来的强风导致430兆赫线路馈送断裂并掉到主镜盘上，损坏了接收盘面上38000块铝板中的约30块。由于阿雷西博的观测资料，主要依赖于位于圆顶中的馈送和接收器传送，而不使用线路馈送，总体而言，玛丽亚造成的伤害很小。

　　但今年阿雷西博受到的两次损害，却堪称严重。8月，热带风暴“伊萨亚斯”（Isaias）过境波多黎各，造成一根辅助电缆脱线，并在接收盘面上开了一道约30米长的口子，对望远镜的运作造成了很大的影响。

                               
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今年8月，电缆掉落对阿雷西博望远镜造成的损伤官方图

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毋问我从哪里来 发表于 2020-12-2 22:45
　　自2017年来，阿雷西博望远镜接连“受伤”。当年，飓风玛莉亚带来的强风导致430兆赫线路馈送断裂并掉 ...

　　但就在工程师们即将展开修复时，第二根主电缆又于11月6日掉落。本来，工程团队预估，望远镜的结构能够继续承重，但新事故表明他们预估错误，可能危及修复人员的生命。因此国家科学基金会决定终止修复，并于11月19日宣布退役射电望远镜退役并拆除。

　　随后，就是12月1日早上8点左右发生的坍塌事故。曾在阿雷西博天文台工作了26年的乔纳森·弗里德曼（Jonathan Friedman）向美联社形容了坍塌时的场景：“听起来像隆隆声。我知道那是什么，我在尖叫。就我个人而言，我失去了控制。。。。。。我无法用语言来表达。这是一种非常深刻、可怕的感觉。”

　　根据国家科学基金会和社交媒体上的图片，此次坍塌造成的损害较为严重。仪器接收平台完全坍塌，接收平台部分铝板脱落，露出盘面下的植被。

                               
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中佛罗里达大学发布的坍塌近景

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毋问我从哪里来 发表于 2020-12-2 22:46
　　但就在工程师们即将展开修复时，第二根主电缆又于11月6日掉落。本来，工程团队预估，望远镜的结构能 ...

　　目前，国家科学基金会的工作人员已抵达现场，并评估望远镜损伤，对天文台的其他设施进行抢救。这一机构还表示，它将继续授权中佛罗里达大学（UCF）支付阿雷西博工作人员的经费，并将努力进行任何剩余的研究，维修剩余设施。

                               
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坍塌的前后对比推特图

　　管理这台望远镜的中佛罗里达大学佛罗里达空间研究所所长拉蒙·卢戈（Ramon Lugo）向《科学》杂志表示：“我觉得胃里不舒服。很多人做了很多艰苦的工作来修复这个设施。我们没有成功，真令人失望。今天早上真是难熬。”

　　“就像失去了生命中重要的人一样。”