日前，中科院紫金山天文台利用最新开发成功的毫米波边带分离混频技术，自主研发了我国第一台超导成像频谱仪。一举将我国毫米波望远镜的观测能力升至国际前沿。
中科院紫金山天文台副台长甘为群盼望着，藉由这一“科学的鹰眼”，可以窥知更多“人类从哪里来？到哪里去？”等基本的哲学命题。
冷暗宇宙的奥秘
当意大利科学家伽利略第一次将望远镜对准天空时，人类就开始了对宇宙的探索。几百年来，天文观测技术不断精进，人类的视野也随之拓展到更遥远的地方。
“同一个天体，在不同波段下看到的图像是不一样的。”中科院紫金山天文台研究员王红池说，“比如对一些发热的恒星，光学望远镜就能看到；但很多冷的天体，以及形成于早期的天体，只有在毫米波段才能被观测到，这时就需要射电望远镜了。此外，宇宙中布满了尘埃，想要看到尘埃后面的东西，也需要穿透性更强的射电望远镜。”
近年来，对“冷暗宇宙”的研究逐渐成为国际热点，中国也在其中发挥了重要作用。例如，作为中国短毫米波段射电天文观测领域唯一的大型开放研究设备，紫金山天文台青海观测站的13.7米毫米波望远镜就取得了一系列重要的科学发现。
然而，随着科技竞争的日益激烈，没有金刚钻，就越来越难揽瓷器活。“这就像一部好的相机需要一个好的CCD一样，一架好的射电望远镜也离不开一个好的信号接收机。”紫金山天文台研究员、南极天文与射电天文研究部主任史生才坦言。
“鹰眼”巡天
有了这只“鹰眼”，中国天文学家终于可以圆一个做了许久的天文梦。
由紫金山天文台主导的“银河画卷”巡天计划从2011年开始实施，将覆盖北天银道面±5度范围的天区以及邻近恒星形成区、高银纬星际分子云及其他区域，完成数据获取、数据校准、质量检查、编目入库、数据汇总等任务。
“就好像对银河系做人口普查一样。”甘为群说。银河系就像个大盘子，中间的银道面是恒星和分子云分布最为集中的地方。
“不要小看这些存在于星星之间的分子云，恒星和星星就起源于这些‘云’。”王红池解释称，“所以，研究分子云在银河系中的分布、结构和物理性质，是十分重要的工作。”
依据计划，这些工作要用10年左右来完成。但是，要在如此短的时间里细细描绘浩如烟海的银河画卷，几乎也是一项不可能完成的任务。
超导成像频谱仪再次为科学家点燃了希望。原来，这台仪器突破了单象元空间成像的限制，能够同时观测9个像素，再辅以其他技术创新，将望远镜的观测效率提高了20倍以上。“这样，原来需要200年才能完成的银河巡天，现在只需要10年了。”王红池告诉《中国科学报》记者。
20年前进“1微米”
在紫金山天文台的实验室里，记者看到了一个“不起眼”的小零件，可它却是史生才心中最珍贵的宝贝。
这个只有1微米见方的小器件叫做超导隧道结芯片，用史生才的话说，它是超导成像频谱仪“核心中的核心”。为了这个“小家伙”，中国科学家奋斗了将近20年。
上世纪80年代初，中国就开始部署建设毫米波望远镜，这在国际上起步并不算晚。然而，由于欧美国家的技术封锁，中国一直没有自己的核心探测器。
就这样，史生才和同事们开始了一条自己的探索之路。“望远镜对探测器的要求是探测效率高、本身杂音小，而近年来兴起的超导材料，刚好符合我们的要求。”
直到1996年，科研人员才将第一台自主研发的超导接收机装在了青海的望远镜上，而后又几经改造升级，使探测器性能不断提升，在国际同类仪器中达到领先水平。目前，望远镜已在国内外开放观测中完成了上百个天文研究课题，取得了诸多重要的发现。
“我是个在天文台工作的实验物理学家，”史生才说，“在与天文学家密切合作的这些年里，我深深地体会到，掌握核心器件的制备有多关键。只有我们真正掌握了核心技术，才能做出更漂亮的科研工作。”
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