从繁华大湾区到南极冰原：物理与天文学院马斌副教授昆仑站天文科考归来（上）

发布人：chenyx625 发布日期：2025-05-19

专访嘉宾：

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马斌，中山大学物理与天文学院副教授，博士生导师。 从事天文数据处理及南极天文相关工作，曾参加我国第33次和41次南极科考赴昆仑站执行天文科考任务。

编者按

在南极内陆海拔4087米的冰穹A地区，坐落着我国南极昆仑站，这里拥有地球上最佳的天文观测条件，被誉为“人类观测宇宙的黄金点位”。作为我国第41次南极考察队队员，马斌副教授近日圆满完成昆仑站天文观测任务，带着珍贵的天文数据返回祖国，回到中山大学。今天，让我们通过专访，走进这场探索星辰大海的科学远征。

开启南极科考之旅

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Q1请问您是如何成为一名南极科考队员的？是什么样的契机促使您想要从事南极科考的工作？

答：我的南极经历可追溯至我在紫金山天文台攻读硕士学位时期。当时，在我的导师冯珑珑教授等人的推动下，我国南极天文刚起步。有一天，冯老师询问我是否有兴趣前往南极，随后，我便选择了观测方向作为硕士研究课题，并在毕业后加入国家天文台的南极天文组，参与南极巡天望远镜的合作项目。自2010年起，我持续参与该项目。随着望远镜运抵南极，每年都需要派人进行维护，我因此获得了首次南极科考的机会。来到中山大学后，学校高度重视南极天文研究，在学校的推动下，我们成功研制了南极望远镜。为了对望远镜进行维护及安装新设备，我再次踏上了南极科考之旅。

聚焦南极科研任务

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Q1您这次参加科考的主要研究内容及其科学价值是什么？

答：我们主要聚焦于南极红外双筒望远镜的研究。该望远镜口径为15厘米，凭借南极在红外波段卓越的观测条件，开展水汽吸收波段的观测工作。南极空气极为干燥，水汽含量低，这使得相关波段的光能够顺利穿透大气层，抵达地面进行有效观测。我们期望通过实际观测验证南极的观测效果，研究恒星大气中的水汽，并探索未来从地面观测系外行星中水汽的可能性。

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南极首次使用1.4微米水汽吸收波段观测的图像

Q2您在本次科考团队中承担的主要角色是什么？

答：在科考队中，我担任科研人员的角色，主要负责科学考察任务。然而，在南极开展科研工作，离不开强大的后勤保障，这包括技术支持、车辆维护、厨师服务、医疗救护等方面。在科研时段，我们科研人员是主导，其他后勤人员则全力配合。在前往昆仑站的途中以及物资整理过程中，我也会积极参与后勤事务，如挖掘积雪化水、准备餐食、整理物资等。

Q3在南极开展科考工作时，主要涉及哪些专业资质和技能？

答：南极科考所涉及的专业资质和技能相当广泛，原因在于望远镜是一个高度复杂的系统，涵盖光学、机械、电子控制等多个领域。工作人员需要对这些领域都有一定程度的了解，以便在出现问题时能够迅速应对并解决。我的主要职责是维护望远镜，这要求我具备安装和调试望远镜的能力，同时还要精通调试全自动观测系统，包括控制、存储、计算处理等环节的软件操作。此外，还需熟悉供电和网络等资源的分配情况，对电子和机械方面的知识也要有一定的掌握。

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Q4您在这次科考的行前都做了哪些准备工作？

答：准备工作主要包括熟悉设备和进行高原适应性训练。我对自有设备已非常熟悉，但还需了解合作单位的设备情况。为此，我前往合作单位，深入了解他们的工作流程，包括设备结构、潜在任务、可能出现的问题及其应对策略。同时，我会认真研读操作手册，确保理解每个步骤的具体要求。此外，鉴于昆仑站海拔高且气候寒冷，我还进行了高原适应性训练，以保障能够顺利适应南极的高原环境。

Q5南极的昆仑站是以万山之祖昆仑而命名，它是南极海拔最高的科考站。那么昆仑站的地理优势与挑战有哪些？

答：从天文观测的角度来看，南极昆仑站的大气环境极为宁静，大气湍流微弱，点源成像的像斑较小。在中低纬度最好的天文台，成像分辨率约为0.6角秒，而在南极冰穹A地区，这一数值可达0.3角秒，最佳情况下甚至能达到0.1角秒，接近太空环境，从而能够观察到更多的天体细节和更暗的星体。其次，南极昆仑站的晴夜率极高。相较于珠海地区常见的多云天气，导致光学和红外观测难以进行，南极的可供测量的全天万里无云的晴夜数高达80%以上，若再包括仅有少量云层的情况，晴夜率更可超过90%，而国际上最佳的观测台站的晴夜率约为70%左右。第三，昆仑站的水汽含量极低，使得从红外到太赫兹、亚毫米波段的多个水汽吸收窗口变得透明。此外，其射电环境优越，手机信号等干扰源几乎没有，是开展相关观测的理想场所。

然而，昆仑站也面临诸多挑战。首先，该地区极为寒冷，我们此次前往，当地温度在零下二三十度至四十度之间，冬季更可降至零下80度，对设备的抗低温能力提出了极高要求，望远镜的运动部件、相机等电子设备均需特殊保温设计。其次，目前昆仑站仍为度夏站，即科考人员仅在夏季前往，停留约20天后离开，其余时间设备需在无人值守状态下运行，这要求设备具备极高的可靠性。再者，现场能源极为有限，冬季发电机的功率仅约1千瓦，需精心分配以支持多台设备的运行。此外，卫星带宽有限，数据处理和传输受到较大限制。还有一个在南极实地才发现的问题：当地空气极为干燥，绝对湿度低但相对湿度高，空气接近饱和状态，极易结霜，影响望远镜镜面成像；而加热镜面又会产生湍流，影响像质，需在两者间寻求平衡。

下一期，我们会继续跟着马斌副教授一起去感受南极的生活，去了解科考方面的有关收获，敬请期待！