国家天文台沙河基地为原北京天文台沙河工作站,是北京天文台(国家天文台前身)最早的观测站,始建于1958年6月,侧重于世界时、地球自转、太阳活动预报和人造卫星运动的观测和研究;2001年,随着北京天文台整合并入新成立的国家天文台,沙河基地开始进行科普化转型;2005年,科普主楼正式落成,标志这里正式成为一个综合性的天文科普基地。
说起北京的天文观测和研究,起于元朝至元十六年,郭守敬和王恂在元大都(今北京)所建司天台, 明清两代改明观象台,民国初年改为中央观象台。
作为共和国天文观测事业的起点,位于昌平区的沙河天文观测站就是半部当代天文史。沙河天文观测站隶属于中国科学院国家天文台,原为中国科学院北京天文台沙河观测站,地处昌平区沙河镇七里渠村,海拔40 米,地理坐标为东经116°20′,北纬40°06′,全盛时期的主要仪器有光电等高仪、光电中星仪、光学跟踪经纬仪、人造卫星激光测距仪、双频多普勒测速仪和原子钟等。该站侧重于时间工作、地球自转和人造卫星运动的观测研究。
中国科学院国家天文台在北京附近有在河北兴隆,北京昌平县沙河镇、密云、怀柔,天津武青5个观测站。
兴隆观测站海拔940米,有口径2.16米的反射望远镜、口径1.26 米的红外望远镜、物镜和改正镜口径分别为90和60厘米的施密特望远镜、口径60厘米的反射望远镜等。主要从事恒星物理、星系物理等方面的各种课题的观测和研究。
上世纪六、七十年代,在沙河观测站工作的天文工作者
上世纪六、七十年代,在沙河观测站工作的天文工作者
沙河观测站海拔40米,主要有光电等高仪、光电中星仪、光学跟踪经纬仪、人造卫星激光测距仪、双频多普勒测速仪和原子钟。侧重于时间工作、地球自转和人造卫星运动的观测研究。当年曾承担观测“东方红”系列人造卫星和一些国外卫星的重要任务。
密云观测站位于密云水库北岸,海拔150米,安装有由28面直径9米的抛物面天线构成的米波综合孔径射电望远镜,主要从事宇宙射电和射电技术的观测和研究。
怀柔观测站位于北怀柔水库北岸的一个小岛上,主要设备是太阳磁场望远镜和多通道太阳望远镜,主要从事太阳磁场和速度场的测量和研究。
天津观测站位于天津西郊曹庄附近,仪器有真空照相天顶筒、天顶仪等,主要从事纬度观测和极移的研究。
1949年之前,全国仅有的几个天文台站均位于南方地区,如南京的紫金山天文台、上海的徐家汇观象台和佘山观象台、昆明的凤凰山观测站、以及稍北面的青岛观象台。建国后,全国天文学界的共识就是在气候干燥、晴天日数较多,有利于天文观测的北方地区,尤其是首都北京附近,建立一个新的天文台。
1957年8月中旬,旅居法国32年的天体物理学家程茂兰回到了中国。1957年10月上旬,紫金山天文台(以下简称紫台)派李竞和李启斌到北京,协助程先生开始在北京地区进行观测基地的选址工作。10月下旬又增派林元章和黃硼到北京,加入选址小组,对北京西部山区海拔1000米以上的山峰分批进行实地勘察,为设定口径约为2米的望远镜,寻找合适的光学观测基地。
由于天文学中不同分支学科对观测条件有不同要求,实际上是齐头并进在寻找适合自己的观测地址。除恒星物理在山区的选址外,射电天文需要避开人工无线电干扰源,而天体测量中的测时和授时需要精确的时间讯号,经过调研后他们于1958年选定北郊沙河镇七里渠村附近的收讯保护区,作为射电天文研究室和天体测量研究室的共同落脚点,即北京天文台的沙河观测站。到了60年代,有2个原属于紫金山天文台的研究单位划归北京天文台。其一是位于天津西郊曹庄,旨在通过国际合作研究纬度变化和极移的天津国际纬度站,于1962年并入北台。另一是紫台管辖的全国人造卫星观测网中的北京天文馆人卫组,于1965年划归北台,并把整个组和观测仪器搬迁到沙河站。
文化大革命期间,北京天文台的建设和发展造成严重干扰。作为基础学科的天文学,被认为无多大实用价值,许多研究处于停滞状态。例如,当时我国自己研制的最大口径2.16米望远镜,工作完全停止。全国的太阳物理研究,则集中于与国防和国民经济有关的太阳活动预报,其它课题研究难以开展,这是当时执行的以任务带学科路线的必然结果。
60~70年代,国外的天文研究迅速发展,但我们与他们的差距显著扩大,只有到了改革开放年代,我国的天文研究才重新步入正轨,并逐渐缩小了这种差距。到了80年代末,北京天文台基本上建成了以天体物理为主,涵蓋太阳物理、恒星物理、星系和宇宙学、射电天文、以及天体测量和人卫观测等研究领域,拥有太阳磁场望远镜、米波综合孔径射电望远镜、口径2.16米光学望远镜等中型观测设备的中型综合性天文台。
进入本世纪后,经过近20年的迅速发展,国台又增添了郭守敬望远镜(LAMOST)和口径500米主动反射面射电望远镜(FAST)等大型设备,科研人员达1000多人,他们活跃在包括太阳物理、恒星物理、银河系构造、大尺度宇宙学等近代天体物理的前沿研究领域,并已取得丰硕成果。
由于北京城市建设的飞速发展,使得城区日益逼近沙河天文观测站址。1958年在沙河建站时,这里远离市区,人烟稀少,抬头就能看见天上的银河,是进行天文观测的好地方,而且交通相对方便。没想到,北京城区发展很快,几十年功夫,当年的远郊区已经成为人烟稠密市区,每到夜晚,沙河观测站附近是大片灯火通明的小区。过强的灯光,严重影响了天文专业观测。
2002年8月,曾为中国天文观测立下过汗马功劳的沙河站,放弃了专业天文观测,转为青少年科普教育基地。充分发挥和利用站内原有专业天文设施、天文仪器设备的作用,中国科学院国家天文台二部专门开辟建立了该基地。基地除保留该站原有的专业仪器,诸如中星仪、目视等高仪、太阳望远镜、打印经纬仪、原子钟等可供参观外,又新增加了参观者可以自行操作、自己动手拍摄天文照片的小型美国进口天文望远镜、天文知识展览厅和现代化的天文知识演示。
科普开放场地主要有科普主楼展厅、庭院装置、观测室圆顶公共望远镜以及退役天文科技文物等部分构成。
科普主楼共分为四层,一至三层为科普展厅:
一层为 “古代辉煌——中国古代天文成就”
二层“飞天梦想——中国航天发展历程”三层 “时间机器-沙河基地的授时工作与原子钟”、“天外来客-陨石的奥秘”、“生日与星座-十二星宫小游戏”以及多功能教室。
四层天象厅采用穹顶设计,直径7米,可同时容纳60人观看科教多媒体天象节目。位于东北观测室四层的200mm折射式天文望远镜,是国内目前向公众开放的最大口径科普天文望远镜。
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