到达基特峰山顶后,我和菲尔迅速办理了入住手续,并在天文台宿舍里找到了分配给我的房间,虽然简陋了点,但还算舒适。安顿好之后,我被带去参观这座山,迅速遛了一圈。我们的第一站是我在公路上看到的那台高耸的4米望远镜。当走到建筑门前时,我感觉自己像站在摩天大楼旁,虽然后来才知道,以今天的标准来看,这座望远镜只是一个小矮人。
当人们听到“望远镜”这个词时,他们会想到什么?对于大多数人而言,这个词会让他们想到安装在三脚架上的家用望远镜,海盗用的那种单筒望远镜,或伽利略架在阳台上的自制望远镜。有些人脑中可能还会冒出一个圆顶,里面探出一个像伸缩管一样的东西。
人们一般不会想到口径10米的庞然大物,如夏威夷莫纳克亚山(Mauna Kea)上的凯克望远镜(Keck telescope),或者阿雷西博射电望远镜(Arecibo radio telescope),一个栖息在波多黎各山谷中的巨大金属圆盘。从娇小的家用望远镜,到新墨西哥州的甚大阵列射电天文台(Very Large Array radio observatory)的巨大碟型天线,普通人很难看出它们其实源于同样的基础设计。
实际上,如果你仔细看的话,还是能从中看出一些门道来。很简单,大多数现代地基望远镜是为了观测光而建造的,使用的就是镜面组合。一个大的曲面主镜,能够收集望远镜指向的任何天体的光线,并将汇聚后的光束反射到其他光学器件上,可能是相机或另一面镜片,经过多次反复反射,最终抵达世界上最精密的科学仪器,它们为捕捉天体微光而研制。
望远镜本身安装在巨大的可移动支架上,靠电机和齿轮传动,随着地球缓慢旋转而转动,才能始终对准夜空中的目标天体。光学望远镜——用于观察人眼可见光的望远镜——被安置在将光线屏蔽在外的黑暗圆顶内。圆顶的上层结构可以滑动,开启一条狭长的小口子,让望远镜得以窥视天空。圆顶还能配合望远镜的旋转而旋转,使长条形天窗始终对准望远镜所观测的天区。
当我和菲尔踏进4米望远镜的圆顶室时,里面悄然无声,出奇地昏暗,和室外刺眼的阳光形成强烈反差。室内的灯全关着,侧面的巨大通风孔却敞开着,透进几缕阳光和微风,保持内部通风凉爽。如果通风孔关闭,在午后阳光的炙烤下,整个建筑会发热滚烫,等太阳下山好几个小时后才能完全冷却,这期间它会升腾起无形的热浪,扰动望远镜上方的气流,像夏天被太阳烤热的路面一样,产生水纹状的扰动,影响观测质量。除此之外,圆顶室内静悄悄的,只听见仪器设备的嗡嗡声,偶尔夹杂着金属的吱吱声,空气中弥漫着旧机油和润滑脂的独特气味,似乎是从墙体里飘出来的。
2004年,我在基特峰国家天文台,首次进行专业天文观测,亲手开启望远镜圆顶天窗。
图片来源:菲尔·马西
基特峰国家天文台的山顶风光
图片来源:NOAO/AURA/NSF
在封闭的圆顶室内,望远镜耸立在整个建筑的正中央,被安装在一个巨大的漆成亮蓝色的混凝土支撑结构上。我爸妈那台老旧的星特朗家用望远镜安装在封闭的橘色镜筒内,而这个大家伙却不一样,镜面基本完全暴露在空气中,大多数现代大型望远镜亦是如此。它最重要的核心部件是与它同名的4米主镜,安置在巨大的白色基架上,垂直指向一个较小的副镜,由金属框架固定在主镜上方。虽然整个望远镜看上去很大,与周围庞大的设施一比(通往升高平台的楼梯和走道、墙体上与圆顶外部栈桥相连的门、圆顶室自身闪闪发光的金属板、开闭圆顶光缝的内部机械装置),还是显然有些娇小。
我们在动画片里看到的望远镜,通常是一个由无数镜面拼接而成的庞然大物,等待着伸展它的身子,从圆顶光缝下探出头来,现实中却不是这样的。首先,它的正后方没有肉眼可见的目镜,也没有一把给观测人员坐的椅子。照理来说,你会在镜筒正后方看到一个目镜,到了这里却只看见一堆环绕交错的钢缆、电线及金属盒,里面放着数码摄像装置,和其他供我们调遣的研究仪器。
其次,我们看不到穿着白大褂的研究人员抱着星图或笔记本在圆顶室内跑来跑去的忙碌身影,只看得到天文台的白班工作人员,穿着粗布工作服和汗衫,手上拎着的更可能是工具箱而不是写字板,每天对望远镜进行维护检查,确保它们运作正常。再次,地板上看不到散落一地的星图或其他纸张。这里给人的印象不像是无菌实验室,更像是车库或建筑工地。那天下午,通风孔和圆顶向蓝天敞开着,望远镜内的氛围犹如演出开始前傍晚的剧院舞台。
说不上空旷,也谈不上静谧,而是弥漫着一种为演出做准备的隆重感,以及等待演出那刻到来的期盼。天文台的工作人员进进出出,白天的光线照射进来,我能强烈地感觉到,整个观测室都在预备着迎接夜幕的降临,演出的开始,“巨星”的登场。天文学甚至借用了舞台演出的一些术语,例如使用一次望远镜的时长统称为“run”,原指戏剧的演出期,在中文里可以译作“轮”,比如“我下周要进行一轮(run)为期三晚的观测”。
那晚,当望远镜默默地观测星空时,圆顶室里不会有人驻守。来自夜空的星光——被主镜捕获的光线,经由副镜反射,被各种仪器收集——将被转换为数字数据,瞬间传输到隔壁“暖房”里的计算机上。暖房里坐着观测者(专业天文学家)和望远镜操作员(被训练来操作这只探出天窗的大怪兽的人),看着数据哗啦啦地涌进来。圆顶室内是冰冷黑暗的,几乎不受外界的任何侵扰,唯一打破宁静的,只有圆顶转动时发出的低沉的隆隆声,还有望远镜随着天区旋转时的呼呼声,从一个天体转向另一个天体。
当我们离开4米望远镜,走在去参观其他几个圆顶室的山路上时,我才开始仔细地欣赏起周围的风景。山上万籁俱寂,仿佛一切都静止了:脚下是一望无垠的干旱沙漠,远处的山峦渐渐隐没在朦胧的黛色中,唯一的动静是山下偶尔飞掠而过的红头美洲鹫。山头的望远镜静默无声,散落在岩石和树木之间,不像是人为的建筑,更像是这座山浑然天成的一部分。我的内心激动澎湃,四周却一派静谧,纹丝不动,更令我为之震撼。山顶天文台如同一个沉睡的巨人,一处静待夜幕缓缓落下的圣地。