聚焦西藏：北半球最後一個光學天文台址 專訪＼中央大學天文研究所孫維新教授

撰文＼郭維欣 科學人2006年6月號


就在歐美各國的天文學家忙著設計未來的巨型望遠鏡時，他們不得不面對一個很重要的問
題：地球上還剩下什麼地方可以架設這種龐然大物？中國大陸也正計畫在20年內建造一座
口徑數十米的大型光學天文台，為了找出最佳的台址，大陸的國家天文台自2003年起，對
大陸西部的西藏與新疆展開了長期的規劃與探勘，並廣邀各國專家參與選址。

全球的天文學家在轉遍地球儀後，開始對中國大陸西部這塊鮮少開發之地充滿興趣。孫維
新教授長期參與這個選址計畫，《科學人》特地請他來談談建造天文台時選址的過程與其
中的科學。

問：中國科學院國家天文台為了在西藏、新疆等地尋找適合的天文台址，在2004年7月於
西藏首府拉薩市舉辦一場「中國西部天文選址國際研討會」，您與台灣的多位天文學家也
都出席了。「中國西部天文台」是一個什麼樣的計畫？

答：中國大陸為了推動地面光學天文學的發展，計畫在西部建設一座大型的天文望遠鏡。
這項天文選址計畫從2003年開始，計畫主持人是中國科學院國家天文台選址組（簡稱「國
台選址組」）的姚永強博士，他們希望在西藏和新疆一帶，尋覓一個合適的台址，並在10
年之內興建一個直徑30米上下的大型望遠鏡；後期甚至可能蓋一個100米口徑的巨型望遠
鏡。

選址組至今已經物色了幾個候選點，集中在新疆、西藏和青海一帶，他們會先在這些候選
點上擺放量測設備，做恆星影像的長期監測。所謂的量測設備，是大約10~20公分口徑的
小望遠鏡，用來監測星體影像的變化，研究當地的氣流是否穩定。這種量測需要很長的時
間，因為一個地點一年四季的溫度與氣壓都不一樣，一般大概需要2~3年，大型天文台的
台址候選點甚至需要花上5~8年的監測時間。

經過長期監測，天文學家會得出一個初步結論，例如某兩個地點不錯，就會在這兩個地點
架設比較正式的專業設備，也就是1~2米的望遠鏡，對這兩個點繼續進行監測，同時也進
行科學研究，最終找出最好的一個。中國大陸計畫在五年之後，也就是2008年會有個最終
結論，決定在何處架設這個口徑30米左右的大型望遠鏡。當然這個計畫需要先「立項」，
大陸科學工作者所稱的「立項」，就是「確定要發展這個重點項目」，一旦「立」了「項
」，這個計畫就獲得了保障，這對大陸的科學工作者來講是非常重要的。

西藏優勢：多晴夜、高海拔、低緯度

問：通常在選擇天文台的地點時，需要考慮些什麼條件？為什麼中國要在「西部」進行選
址？

答：興建一座專業天文台有幾個要求，首先是晴夜數要多，可以進行觀測的時間也就多，
望遠鏡的使用效率自然較高。第二是「視相」（seeing）良好。視相是指大氣擾動造成的
星點大小，擾動得越厲害的地點，星點會越大也越模糊；大氣穩定，才看得清楚星體的細
部結構。第三是海拔高，海拔高的好處是大氣透明度佳，如果空氣很乾淨很透明的話，外
太空來的光可以長驅直入，不會被吸收得太厲害。

另外的兩個要求，則是低水氣與低夜空亮度。大氣中的水氣會吸收紅外線，不利於在這個
波段觀測，所以天文學家會希望大氣中的水氣越低越好。在高海拔的地方，多半時候氣溫
都很低，大氣中的水氣大多已凝結在地上了。此外由於大氣層本身有溫度，也就會有光學
輻射，這就是所謂的夜空亮度 。當然，天文台址也要求沒有光害、沒有空氣污染，這些
都是基本條件。

根據「國台選址組」的統計，西藏西部地區的晴夜數大於65%，夜空亮度極低，降雨量也
非常稀少，就天氣而言，是很適合設置天文台的地點。以藏南縱谷地區為例，北邊是岡底
斯山，南邊是喜馬拉雅山，這個地區非常乾燥，長期的衛星雲圖疊在一起，顯示出這裡竟
然好幾年沒有下過雨！因為北邊下來的氣流在接近這裡之前就轉而向東，南邊印度洋上來
的氣流遇到喜馬拉雅山也同樣沒輒。印度就選擇了在中印邊界（實際上是「中印未定界」
）的漢來（Hanle），設置了一架2.2米的望遠鏡。

另有一點要注意的，就是現在的幾個全球大型天文台的緯度都不高。例如美國的凱克（
KECK）雙望遠鏡架在夏威夷的凱亞山（Mauna Kea，或譯茂納開亞）上，歐洲南方天文台
（ESO）的幾個主要望遠鏡，是在智利的帕拉拿（Paranal）、拉西亞（La Silla）和北非
的加納利群島上，還有就是印度漢來的天文台。因為在接近赤道的地區設站，同時可以看
到南北半球的天空；如果天文台設在南北極，就只能看到一半的天空了。西藏可說是北半
球最後一個適合蓋大型光學天文台的地點，平均海拔在4500公尺以上，乾燥無光害，緯度
也非常理想。

交通與通訊的兩大障礙

問：2004年拉薩的那場國際研討會，與會的國家來自全球，這是否暗示「中國西部天文台
」會是一個國際合作的大型計畫？

答：大陸目前製作先進望遠鏡的水準還有待加強，所以會尋求其他各國共同合作。我們在
研討會上看到日本人、韓國人、法國人、美國人等，每個國家的經濟實力不同，能投入的
資金多寡也不一。大陸的這個計畫主要是國家天文台內部的天文選址計畫，現在雖向國際
招手，但還停留在研討會的階段，邀請各國來參加會議並提供建議，這些國家最終是不是
會「簽約」加入，現在還言之過早。

天文研究走國際合作的路線，主要來自兩項需求，一個是經費的分攤，一個是經驗的分享
。要建立大型且精密的天文研究設備，天文學家會希望能有先進國家在團隊中帶領前進，
後繼者才不至於犯同樣的錯。但是多國合作也有一個缺點，就是這種大型計畫讓人很難掌
握它的後續發展，要是有一、兩個國家突然因為經費不足而退出，整個計畫就可能因此停
擺。

問：西藏一般給人們的印象是經濟落後、缺乏現代化設備，這對於在西藏建造天文台會不
會造成什麼困難呢？

答：交通是西藏的主要障礙，西藏的候選地點是「物瑪」，離藏南縱谷中的小城「改則」
不遠，海拔5000公尺左右。通往物瑪的路況極差，從拉薩出發，光開車就要兩、三天，還
必須頻換輪胎，因為當地根本沒有現代公路可言。

西藏除了本身交通的問題，通訊更是糟糕，許多地區沒有電話、網路，更沒有手機。然而
現在的天文觀測過程中，通訊是非常重要的一環，過去幾年我們在台灣所推動的一個概念
，就是「遠距天文觀測」，無論研究、教學或推廣，「遠距天文觀測」是非常省時省力而
且有效率的做法。其實不只我們這麼做，遠距觀測這個潮流早已在全世界科研和教學的層
面廣泛展開。就崇山峻嶺的西藏高原台址而言，我們希望可以使用衛星通訊來解決遠距觀
測的問題。

不過在拉薩那次會議後，國台選址組在新疆帕米爾高原上找到了一個叫「卡拉蘇山口」的
地方，接近邊界城鎮塔什庫爾干。卡拉蘇的海拔4500公尺，觀測條件也十分良好。大陸的
工作同仁很喜歡卡拉蘇，因為交通方便。從北京搭飛機到烏魯木齊約三小時，在烏魯木齊
轉機飛一個半小時到喀什，再從喀什搭車，三、四個小時就可以到塔什庫爾干，總共只要
一天的時間。（不過，這麼快從平地到4500米的高原，人體的適應會是一個問題。）今年
5月中，國台選址組已在卡拉蘇安裝了兩部直徑25公分的望遠鏡，開始進行大氣寧靜度的
調查。

透過衛星建立遠距遙控

問：幾年前您曾經在墾丁發表過「遠距天文觀測」的研究成果，西藏天文台也可能發展出
遠距遙控嗎？

答：由於網際網路無遠弗屆，現在的觀測已不再像早年的天文學家一樣，在野外架起小望
遠鏡、裹著衣服守在旁邊，辛苦地做追蹤控制。現在的專業望遠鏡都置放於觀測圓頂裡，
等到一切都調校好了，就回到圓頂旁邊的控制室裡，操控望遠鏡對著星空做觀測。在控制
室裡有暖氣有咖啡，只要透過電腦就可以控制隔壁的望遠鏡。既然可以透過網路來控制望
遠鏡，那麼觀測者待在隔壁的房間，和待在隔壁的國家，其實是沒有差別的。歐洲的南方
天文台幾個主要的望遠鏡設置在智利和加納利群島上，但歐洲人很少跑那麼遠去做觀測，
他們就是使用遠距遙控。中央大學設在鹿林山天文台的幾個望遠鏡，也都可以從中央大學
直接遙控。

若要到西藏或新疆蓋天文台，遠距觀測的方法更是必要，因為那個地方並不適合長期居住
工作！利用通訊衛星，就可以做資料上下鏈來傳遞影像和控制指令，就像一般的網路通訊
一樣。印度漢來天文台也是用通訊衛星，因為偏遠的地方沒辦法拉網路線過去。如果我們
現在加入新疆和西藏的選址計畫，提供衛星通訊的資源，就可以幫助西藏候選點建立遠距
遙控的能力；我們自己也可在當地架設小型研究和教學用望遠鏡，然後在台灣藉由衛星通
訊進行操作觀測，這樣一來很快就會有前沿的科學成果產生。我相信這樣的合作會是積極
互惠的。

問：您對於這項計畫興趣濃厚也已經積極參與，目前已經有什麼具體的進展了嗎？

答：中國西部天文台的選址過程是一個至少10年的計畫，但我們不想耗上10年，等他們慢
慢架設大型望遠鏡。其實他們在早期找尋的好幾個地點，觀測條件就已經比地球上目前其
他的主要天文台要好得多，所以我們想趕快放一個小望遠鏡，開始做科研及教學觀測。

目前，國台選址組已在新疆卡拉蘇根據我們提供的設計圖，搭建觀測室、控制室，和生活
設施等。我們準備把一個叫做「星際物質巡天」的小望遠鏡擺上去，這部望遠鏡正在台灣
進行儀器組裝。卡拉蘇候選點不在衛星涵蓋範圍之內，但因為離邊界哨站不遠，有現成的
網路。我希望今年夏秋之間就可以將我們的設備運抵卡拉蘇，接上網路，試著從中央大學
直接操控。

國台選址組因為任務需求，所架設的量測儀器主要目的在測量當地觀測環境是否良好，並
不會對特定的天體進行研究觀測，所以不會獲得先進的天文物理科研成果。他們很歡迎我
們提供有特色的小型科研儀器，利用當地的觀測環境和網路設施一同工作，讓這幾年的台
址探勘過程中能不斷有科學成果發表，大家共享，這將是一件一舉兩得的事情。

問：「星際物質巡天」是一部什麼樣的望遠鏡？

答：「星際物質巡天」是三波段的巡天小型望遠鏡，叫Lu-lin Emission Line Imaging
Survey，簡稱LELIS。LELIS原來在鹿林天文台進行測試及校正，等這些工作完成後，我們
會把它擺到新疆去，同時將L改成X（代表Xingjiang），變成XELIS。「星際物質巡天」使
用的設備是三個短焦、廣視野的望遠鏡，可觀察延展很寬的天體，比如超新星爆炸的遺骸
，或是長長的星際雲氣。如果再加上不同的濾鏡，就可以探索特定的天體性質。

問：繼「星際物質巡天」之後，中央大學也預定在西藏擺放望遠鏡嗎？

答：當然，因為海拔5000公尺高的物瑪，能提供更乾燥的環境，最適合進行紅外線觀測，
就特定領域的科研項目而言，那才是真正能夠好好發揮的地方。國台選址組的規劃是新疆
和西藏齊頭並進，西藏物瑪的地點也已確定，我們正積極為該地規劃衛星接收環境。我們
希望能架設一個四通道、波長範圍涵蓋可見光到紅外線的觀測儀器，因為那裡非常適合紅
外線波段的研究觀測，只做可見光有點可惜。只是好玩，我已經為這個計畫想好了一個名
字：Four-channel InfraRed Spectral Telescope，簡稱為FIRST，當然FIRST也就是全球
第一高的意思。

問：中國西部是北半球最後一個能蓋大型光學天文台的地點嗎？

答：其實南非高原尾端的蘇澤蘭（Sutherland）環境不錯，智利和澳洲也有相當良好的地
點，但是最優秀的台址，還是必須在海拔非常高的地方，就像千中選一的西藏。如果將來
這些合適的地點都擺滿了望遠鏡，天文學家的下一步，就要到月球上蓋天文台了！

月球上的夢幻天文台

建造一座大型天文台往往耗時數十年，而且所費不貲，所以天文學家對每一個細節都要悉
心規劃，特別是天文台址的選擇，那是一切的基礎。然而，地球上適合架設頂級望遠鏡的
地點並不多，當這些地方都已蓋了天文台，該怎麼辦呢？中央大學天文所副教授孫維新說
：「上月球！」

月球表面沒有大氣、沒有空氣污染，也沒有光害，是絕佳的天文台址。月球特別之處，是
它永遠用同一面面對地球，月球的背面就成為天文學家夢寐以求的地方。孫維新解釋，因
為它永遠背對地球，所以地球上的可見光與無線電波，都影響不到月球背面，那裡是太陽
系中最乾淨而且最沒有電波污染的地方。不過月球背面有個大問題，因為那裡沒辦法直接
和地球聯絡，除非能在月球軌道中放一顆通訊衛星，但是這種做法的技術與經費都是大問
題。

如果退而求其次，我們可以考慮月球正面，雖然月球的正面總朝著地球，也常常看得到太
陽，但因為月球表面沒有大氣，不會散射陽光，所以只要不盯著太陽或地球看，整個太空
背景都還是黑的，所以在「白天」也能觀星。月球的正面雖然不如背面，但觀測條件還是
遠超過地球上的任何地點。

孫維新說：「在月球上還可以做一項獨一無二的觀測：『千米波』觀測，就是非常低頻、
波長達到「公里」級的電波觀測。」地球上有很多電波天文台，例如中研院在夏威夷凱亞
山上的次毫米波陣列望遠鏡，但是這類電波觀測的波長多半在次毫米、毫米、釐米，最多
只能做到米波，這是因為地球周遭的電離層對米波以上的低頻電波是不透明的。但是在沒
有大氣的月球上，就可以進行這些波段的觀測。

當然月基天文台還會有個大問題，就是維修。無論在何處，只要設置了儀器，就需要有人
維修保養。孫維新指出，有人做過研究，以目前的科技水準看來，能在月球表面進行光學
觀測的望遠鏡，口徑極限大概是四米，這是不需要大量維修保養的最大口徑。孫維新笑說
：「這些想法已經有幾個國家開始認真推動，像是中國大陸的探月工程『嫦娥計畫』，就
是考慮置放一個小型望遠鏡在月面，進行初步的測試，所以這個天文學家長期以來的遐想
，說不定在不久的將來能夠美夢成真！」


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