从北京近郊寻找暗夜

兴隆观测站的筹建,来自20世纪50年代中国科学院发展天体物理学与大口径光学望远镜的计划。天文学家程茂兰认为,新的观测设施不能只考虑离研究机构近,还要避开城市灯光、工业烟尘和不稳定的大气条件。北京西郊香山虽然交通较便捷,却没有因此成为最后选择。

1957年冬起,在程茂兰指导下,李竞、李启斌等人参加台址调查。队伍比较北京西山、南坨和黄草梁等候选地点,除记录天气,还通过望远镜分辨双星的情况判断星像质量。山路、供电和仪器运输的困难,使现场调查本身成为持续数年的工作。

参考:[1]

连营寨台址与1968年建站

调查后来扩展到保定、承德一带。经过兴隆地区的实地比较,中国科学院于1964年11月批准连营寨台址。这里位于河北兴隆县燕山山地,北京天文台得以把城市中的科研组织与山地观测设施连接起来,逐步建设望远镜圆顶、工作和生活条件。

兴隆站于1968年正式建立。早期设备包括蔡司60/90厘米施密特望远镜和国产60厘米反射望远镜;施密特系统适合拍摄较大范围的天区,反射镜则为光电测光等工作提供条件。建站是一项组织和设施建设成果,各台仪器仍需分别完成安装、试验与改进,才能获得持续可用的观测资料。

参考:[1] [3]

60厘米镜的安装与改造

60厘米反射望远镜还有另一项任务:为更大的2.16米望远镜积累制造经验、训练人员。北京天文台、南京天文仪器厂与中国科学院自动化研究所共同参与,自动化所承担导星、圆顶随动和控制方面的研究。

参与者黄玉棠、竺松回忆,60厘米镜在1968年完成兴隆现场安装调试后,跟踪运动仍不平稳,长期难以正常观测。1974年三家单位重新组织现场调查,随后改造驱动与控制部分,至1976年完成相关改进。1977年3月的天王星掩星观测获得光电测光资料,显示仪器已能承担需要稳定跟踪的实际天文任务。

参考:[2]

延续到2.16米望远镜

2.16米望远镜的计划并未随兴隆建站立即实现。它经历长期研制和反复调整,1989年在兴隆完成安装、联合调试并获得第一批星光。较大的集光能力配合光谱仪,使天文学家能够研究恒星的温度、化学丰度和运动,也能观测星系、类星体与超新星。光谱把天体的光按波长展开,使亮度以外的物理性质进入可测量范围。为不同任务配置成像和光谱设备,也让一台望远镜能够服务于多个研究方向。

此后的合作围绕具体观测项目展开。2.16米镜参与了1993J超新星的光谱研究,也服务于变星等随时间变化的天体研究。观测申请、仪器维护、数据处理和研究生训练共同构成台站的日常工作;国际研讨会和暑期学校又把山地设施接入更广的学术交流网络。

参考:[2] [3]

台址条件仍须持续测量

早年的选址判断后来被长期气象与光学监测补充。2016年发表的台址研究分析2007至2014年的资料,区分适合精密测光的夜晚与可作光谱观测的夜晚,得到年平均比例分别约为32%和63%。夏季云量和湿度增大,使可用观测时间减少。

研究还测量大气扰动造成的星像模糊与夜空背景亮度,指出北京、唐山、承德等城市灯光的影响。随着仪器增多和周边环境变化,兴隆的工作持续包含同一个问题:把望远镜的能力、当地天空的实际条件和具体研究对象相互匹配。

参考:[4]