巡天,我们到底是在“巡”找什么?

  巡天是一项特别耗时、需要耐心的工作。它是人类探寻宇宙信息的基本手段,甚至是唯一的手段。先确定“新大陆”在哪,后期再利用望远镜进行有针对性地进一步观测,这样才更有效率。

  杨戟 中国科学院紫金山天文台研究员、“银河画卷”巡天计划总负责人

  在青海省海西州德令哈市以东35公里,海拔3200米的戈壁滩上,一只巨大的白色“圆球”耸立在苍凉的群山之间。13.7米毫米波射电望远镜就在这里,持续地接收来自浩瀚星空的“神秘密码”。

  这是中国唯一一台工作在毫米波段的大型射电天文观测设备,主要针对星际分子云和恒星形成区、星际脉泽、晚期恒星包层物质、银河系结构与运动、气体与超新星相互作用、近邻星系、太阳系天体等天文和天体物理前沿领域开展观测研究。

  自2011年11月起,中国科学院紫金山天文台利用这台望远镜,开展了为期十年的“银河画卷”巡天计划,这10年间,巡天望远镜对北天银道面附近的一氧化碳及其同位素13CO和C18O三条分子谱线同时进行大天区观测。

  今年4月底,“银河画卷”一期计划结束,共完成银纬正负5度范围共2400平方度的探测覆盖,建立了毫米波分子谱线数据库。

  近日,为期10年的“银河画卷”二期巡天计划启动,将巡天区域扩展至银道面附近银纬正负10度的范围,未来将为多波段天文研究提供更广域的分子气体分布数据。

  科学追求永无止境。在技术不断迭代下,未来更大天区覆盖范围、更高灵敏度、更高分辨率的巡天,将为我们揭示更多来自遥远太空的奥秘。

  逐块扫描天空,进行拉网式观测

  巡天是一种对天空可扫描区域进行逐块无差别扫描的系统观测方式,就像是对天空进行“普查”。人类借助这种类似于拉网式的观测方式,来发现未知天体。

  “巡天是探寻宇宙信息的基本手段,甚至是唯一的手段。先确定‘新大陆’在哪,后期再利用望远镜进行有针对性地进一步观测,这样才更有效率。”中国科学院紫金山天文台研究员、“银河画卷”巡天计划总负责人杨戟告诉科技日报记者,巡天是一项特别耗时、需要耐心的工作。“银河画卷”一期计划,就是先把待巡查的太空空间划分为一万个大小为0.5度乘0.5度的方格,再逐个扫描这些小方格,扫完后拼接成一幅长218度、宽10度的大图像。

  基于巡天数据,“银河画卷”巡天计划的研究团队在分子云的大尺度分布、样本检测和距离测量,分子云结构和性质,分子外流与恒星形成的关联,银河系大尺度结构以及分子云与超新星遗迹的相互作用等方面,取得了系列研究成果。

  无论是一期还是二期项目,“一氧化碳分子谱线”都是“银河画卷”计划的观测核心,因为它能帮助科学家揭示分子气体温度、密度等性质。

  “目前科学家主要对星际空间中的一氧化碳、水、氨、甲醇、乙醇等分子进行观测分析,而一氧化碳是其中辐射最强的分子气体,也是星际分子中分布最广、最普遍的一种分子。而星际分子云是银河系和宇宙基本的物质形态。”杨戟介绍,从一氧化碳到13CO再到C18O,分子丰度逐渐降低,谱线强度也逐渐变弱。通过捕捉星际分子中的一氧化碳,人类可以观测集中了分子云大部分质量的外层云;而捕捉同位素分子C18O,可以观测分子云内部更致密的区域;同位素分子13CO则介于二者之间。

  “它们之间的丰度比,又可以反映出不同环境下伴随着分子云、恒星的形成与演化的物质循环反馈。这样的组合是其他谱线望尘莫及的。”杨戟说。

  不同科学目标,决定了巡天方式的不同

  “‘银河画卷’巡天计划是我国唯一在毫米波段的巡天项目。”杨戟解释,在毫米波段,大部分对宇宙的发现和理解都来自巡天项目。

  目前,我国已经出现若干有影响力的天文巡天项目,除了“银河画卷”计划,还有基于郭守敬望远镜(LAMOST)开展的光谱巡天观测、基于“中国天眼”500米口径球面射电望远镜(FAST)开展的脉冲星巡天观测等。

  “不同的科学目标,决定了观测的波段不同,巡天方式不同,获取的信息不同。”杨戟举例,如光学波段的巡天观测,主要是观测恒星和星系;而“银河画卷”的毫米波波段巡天,则是观测星际分子云。

  “由于探测信号、望远镜工作原理、信号记录方式的不同,巡天的方式也会有所不同。例如‘银河画卷’要对光谱的颜色(频谱)进行细致分辨,从而判断分子云的内部构成;而FAST要细致侦听脉冲星信号,来寻找其出现的位置。”杨戟说。

  在毫米波段对一氧化碳分子开展巡天观测,源自20世纪70年代。美国国立射电天文台口径约11米的毫米波望远镜(NRAO-11m),是首次发现一氧化碳分子、也是第一个开展巡天观测一氧化碳分子的望远镜。

  “虽然当时的巡天规模在当今看来充其量算个‘迷你简化版’巡天,数据质量也略显粗糙,但却极具开拓性。人们对于银河系内盘分子气体分布、旋转曲线和一氧化碳同位素丰度比的最初认识都是基于这些最初的巡天计划。”中国科学院紫金山天文台副研究员、“银河画卷”巡天骨干成员孙燕介绍。

  技术不断提升,未来巡天范围将扩大

  相较于全球,我国的巡天观测起步不算太早。

  孙燕介绍,我国13.7米毫米波射电望远镜于1990年初步建成。但直到1996年,该望远镜后端的3毫米波段半导体接收机才通过了工程验收。从那时起,它才开始在毫米波段工作。

  “这座望远镜在国际上同频段的望远镜中属于中等口径。但是在2010年之前,视场太小是其无法开展巡天的一大制约。在单波束接收机时代无偏大天区巡天几乎是小口径望远镜的独门绝技。”孙燕说。此外,该望远镜分辨率和灵敏度也不够高。

  临渊羡鱼不如退而结网。近年来,随着中国经济和科技的高速发展,中国的巡天事业也开始崭露头角。

  2010年底,我国成功自主研发了9波束边带分离型超导成像频谱仪并成功运用到13.7米毫米波望远镜,这意味着观测星空的眼睛从“一只眼”拓展到“9只眼”,视场范围较以往提高9倍;同时,边带分离技术加上巧妙的中频设置使得CO、13CO和C18O这三条在频率上相差高达6GHz的谱线,能够被1GHz带宽的频谱仪同时接收到;另外,快速扫描观测模式的应用也使望远镜的观测效率大大提高。

  “这些技术升级使得观测效率比以往提高了近60倍,赋予了13.7米毫米波射电望远镜大天区快速巡天的崭新能力。新的多谱线组合也让其拥有了以不同寻常的方式来探查星际空间分子气体的大尺度分布和性质的能力。”孙燕说。

  未来的巡天观测路在何方?杨戟认为,天文学观测追求看得更广、更远、更深、更细,永无止境。“未来的分子谱线巡天,范围将扩大、噪声将降低、信息量也将增加。”

  来源:科技日报

#青洽会# 【走好四种经济形态青海路径】
本报记者 樊娅楠

这是一条实现高质量发展的必由之路!

这是一场关乎百姓、永续发展的经济变革!

从逐渐复绿的黑土滩到草原生态畜牧业的蓬勃发展,从日益恢复的生态环境到大美青海生态旅游的火热升温,再到打造国家清洁能源产业高地……有禀赋、有支撑,这里交出了生态经济发展的亮丽答卷!

亚洲硅业和中利光纤之间建立起一个“微循环”,察尔汗盐湖的一滴卤水在循环之旅中完成一次次奇幻蜕变……有传统、有基础,这里跑出了循环经济发展的青海速度!

西北地区首个域名根服务器(L根镜像服务器)上线运行、西宁国际互联网数据专用通道获工信部批复,网购、外卖、网约车、空中课堂深刻改变人们的日常生活……有条件、有优势,这里点燃了数字经济发展的潜在活力!

曹家堡保税物流中心建成运营,西宁综合保税区和西宁、海东跨境电商综试区的加紧建设,创办国内首个以“生态”为主题的博览会……有机遇、有空间,这里赋予了平台经济发展的丰富内涵!

一路走来,地处“三江之源”的青海,把培育“四种经济形态”作为现实路径,建设具有青海特点的现代化经济体系,高原大地处处展现高质量发展的勃勃生机。

打造生态经济

核心增长极

“青海每年向下游输送600多亿立方米的源头活水;作为国家重要的生态安全屏障,生态资源服务价值18.39万亿元;作为国家重要的战略资源接续储备地,已探明矿产资源潜在价值约105万亿元。”6月4日,省委书记王建军在《人民日报》发表署名文章《让绿水青山永远成为青海的优势和骄傲》中提到。

青海最大的价值在生态,最大的责任在生态,最大的潜力也在生态。如何促进绿色优势向经济优势转变?加速新旧动能转换呢?青海给出答案:培育壮大生态经济,推动生态与农业、工业、文旅、康养等产业深度融合,打造生态经济核心增长极。

沿着现实的脉络,我们能够看到培育壮大生态经济如何深刻地改变着青海的面貌。

凭借独一无二的清洁能源,首次为北京大兴机场提供全清洁能源供电。

世界首个清洁能源大通道开启,青海“绿电”乘“专线”赴河南。

7天、9天、15天、100天,青海绿电活动不断刷新世界纪录。

农畜产品加工转化率由35.1%提高至50.2%,成为全国规模最大的有机畜牧业生产基地……

近年来,青海以“三个最大”的省情定位为前进方向,坚定不移推进生态文明建设,加快构建生态经济体系,在保护环境的同时让环境成为未来生态经济增长的资源,让“绿水青山”变成“金山银山”。

巩固拓展 良性循环产业链

把传统的“资源—产品—废弃物”的线性经济模式,改造为“资源—产品—再生资源”的循环经济模式,通过资源绿色、梯级开发一系列严密有序的流程,资源综合利用率实现零的突破,察尔汗盐湖逐步搭建起从单一钾肥开发到盐湖化工、能源化工、有色金属、新能源、新材料等多产业耦合发展的循环产业模式。

作为青海“四种经济形态”之一,循环经济的本质是发展、特征是绿色、动力是创新、要求是可持续。

依托独特的区位优势、优越的资源禀赋和更加趋于良好的基础条件,近年来,青海不断解决经济发展与生态环境保护之间的矛盾,通过大力发展循环经济,实现高质量发展,实现资源从“有”到“优”的高质量发展,让循环经济实现既“循环”又“经济”,有力带动青海经济持续快速稳定健康发展。

先后突破盐湖卤水提溴、48对棒还原炉研发及规模化应用等一批制约循环经济发展的关键共性技术,建成金属新材料国家新型工业化产业示范基地、盐湖特色材料国家高新技术产业化基地,促进循环经济扩规模、提质量的技术支撑显著增强。

2020年,青海循环经济发展蹄疾步稳,三大工业园区循环经济占比达60%以上。柴达木循环经济试验区已基本形成资源开发从粗放型开发向梯级开发、综合利用的转变,工业产品实现了从原料型、初级加工产品向精细化、高端化、高值化产品的转变,一二三产业实现了从独立发展向相互融合、联动发展的嬗变,循环型产业实现了向体系化、高值化、创新化方向的蝶变……

“把青海的传统和基础提升好,拓展良性循环的产业链”。产业链清晰、融合集聚、优势互补、竞相发展的循环化产业格局在青海已日益壮大。

数字经济 赋能高质量发展

“利用5G下载电影,几秒钟就可以下载完成,看片真爽!”拿着手机看电影的市民小严点赞道。

佩戴互动体感设备,做出各种手臂和手指姿势,两米多外的智能电子屏都能模仿体验者完成相应的动作……商场内,市民韩卓体验完5G智能体感设备,不由发出感慨:“真是太神奇了!”

当今世界,科技革命和产业变革日新月异,数字经济蓬勃发展,深刻改变着人类生产生活方式。青海,发展数字经济既有比较优势,也有现实需要。

近年来,青海大数据应用和数字经济蓬勃发展,走出了一条具有高原特点的创新发展之路。我省以数字经济助力推动高质量发展,持续深化“数字青海”建设,构建以西宁市为核心,海东市、海西州、海南州特色发展的大数据产业“一核三辅”发展布局,相继建成青藏高原大数据中心、柴达木数据灾备中心、三江源大数据中心等一批大数据项目。高原能效测试实验室落户青海,全省移动和固定互联网宽带用户分别达到573.57万户、174.54万户,海东跨境电子商务综合试验区获批,国家电子商务进农村示范县全覆盖……

今后,青海将抓住国家大力培育战略性新兴产业发展有利机遇,充分发挥在发展数字经济方面的比较优势,利用气候、区位、能源优势,推进实施“新能源+大数据”战略,不断加快数字产业化和产业数字化进程,加快大数据与经济转型、社会治理、民生服务的深度融合,加快建设“云上青海”,让数字经济成为坚持生态保护优先的新手段、推动高质量发展的新引擎、创造高品质生活的新途径。

平台经济 闯合作共赢新路

电商平台经济、社交媒体平台经济、搜索引擎平台经济、金融互联网平台经济、交通出行平台经济、物流平台经济……发展平台经济是青海实施“一优两高”战略、建设“五个示范省”、以“四种经济形态”引领转型发展的重要内容之一,也是适应疫情应对形势,培育壮大新兴产业的具体实践。

推进青海自贸试验区申报,力争西宁综合保税区早日验收封关,引进一批省内外加工及配套企业入驻,加快西宁和海东跨境电商综试区建设,全面开展跨境电商业务,培育盐湖化工、新材料省级外贸转型升级专业型示范基地,新增若干进口商品直销平台,推进青海与沿海内地省份合作,推动青海特色资源和名优产品走出去、创效益,有效带动经济转型发展……

据悉,为协调共建平台经济,青海将加快推动平台经济升级加力、做大做强,深入挖掘青海优势资源和名优特产品,全力打造高端品牌,积极抢占国内外市场,优化平台运营,建强在线交易、线下交割、物流配送、食源追溯、仓储、冷链、保鲜等硬件设施,严把产品质量关,加强与国家级交易平台、国内知名网络平台的合作,搭上互联互通的快车,积极打造名优平台,努力创出青海特色,把青海的机遇和空间利用好,闯出合作共赢的新路子。

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