國家天文台的前身 北京天文台藏着多少故事？_風聞

中國科學院國家天文台英文名稱是National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences，其中天文台用複數詞Observatories，表明國家天文台是由位於北京的國家天文台總部、以及雲南天文台、新疆天文台、長春人衞觀測站和南京天文光學技術研究所等多個單位組成的。

國家天文台（以下簡稱國台）是中國科學院根據全國天文研究機構改制，於2001年4月25日成立的。國台總部的前身是1958年2月建立的中國科學院北京天文台（以下簡稱北台）。國台已有近20年的歷史，北台正在從公眾視野裏逐漸淡出，有些人甚至把它與北京天文館混淆。其實北台的歷史長達43年，比國台長得多，我會經常回憶起這一時期的親身經歷。

1949年之前，由於歷史原因，全國僅有的幾個天文台站均位於南方地區，包括南京的紫金山天文台、上海的徐家彙觀象台和佘山觀象台、昆明的鳳凰山觀測站、以及稍北面的青島觀象台。因此新中國成立之後，全國天文學界的共識就是在氣候乾燥、晴天日數較多，從而有利於天文觀測的北方地區，尤其是首都北京附近，建立一個新的天文台。1956國務院制定的十二年科學規劃中，就有於第二個五年計劃內在北京建立現代化天體物理台，並由中國科學院紫金山天文台負責籌建的項目。

1957年8月中旬，旅居法國32年的天體物理學家程茂蘭回到了祖國，促使這一宏大計劃的加速啓動和切實推進。1957年10月上旬，紫金山天文台（以下簡稱紫台）派李競和李啓斌到北京，協助程先生開始北台觀測基地的選址工作。10月下旬又增派林元章和黃硼到北京，加入選址小組，對北京西部山區海拔1000米以上的山峯分批進行實地勘察，為設定口徑約為2米的望遠鏡，尋找合適的光學觀測基地。1958年2月中國科學院批准成立北京天文台籌備處，任命程茂蘭為主任，肖光甲為辦公室主任，從此北台的各項建設全面展開。

圖1.  北京天文台首任台長程茂蘭

圖2.  1957年紫台派林元章和黃硼參加北台選址的介紹信

圖3.  2015年李競（右）和林元章在興隆站程茂蘭先生銅像前

由於天文學中不同分支學科對觀測條件有不同要求，從1957年冬至1959年底，北台不同的天文分支學科，實際上是齊頭並進在尋找適合自己的觀測地址。除恆星物理在山區的選址外，射電天文需要避開人工無線電干擾源，而天體測量中的測時和授時需要精確的時間訊號，經過調研後他們於1958年選定北郊沙河鎮七里渠村附近的收訊保護區，作為射電天文研究室和天體測量研究室的共同落腳點，即北台的沙河觀測站，現在已成為國台的科普基地。

另一方面，為了參加1958年的“國際地球物理年”對太陽的聯合觀測，紫台早就向蘇聯訂購了一台太陽光球－色球望遠鏡，並於1958年暫時安裝在西郊白家疃中國科學院地球物理研究所屬下的地震和地磁觀象台內，並在此處成立了太陽物理研究組。為了便於管理，於1963年搬遷到沙河站，後升級為太陽物理研究室，從而使沙河站成為北台最早建立的重要觀測站。

圖4.  1960年程茂蘭台長陪同中國科學院副院長吳有訓、數理化學部副主任惲子強在白家疃觀象台參觀太陽光球－色球望遠鏡。

後排左起為吳有訓、程茂蘭、惲子強，前排左起為王貴民、林元章、張秀巖

不過，由於米波多天線干涉儀需要更大的場地，射電天文室又於1959年在密雲水庫北岸的不老屯村附近建立了觀測站，就是現在嫦娥探月工程中承擔測控任務的口徑50米射電望遠鏡所在地。1984年在那裏建成了由王綬琯院士的團隊研製的米波綜合孔徑射電望遠鏡。

圖5.  密雲站的米波綜合孔徑射電望遠鏡

而太陽物理室也為了滿足太陽磁場望遠鏡要求的高質量大氣視寧度，通過勘察和觀測比較，於80年代初選定在懷柔水庫北岸建立太陽觀測站，1985年在此處安裝了由艾國祥院士的團隊與南京天文儀器廠合作研製的太陽磁場望遠鏡，1990年擴展為太陽多通道望遠鏡。

圖6.  懷柔站的太陽磁場望遠鏡

到了60年代，有2個原屬於紫台的研究單位劃歸北台。其一是位於天津西郊曹莊，旨在通過國際合作研究緯度變化和極移的天津國際緯度站，於1962年併入北台。另一是紫台管轄的全國人造衞星觀測網中的北京天文館人衞組，於1965年劃歸北台，並把整個組和觀測儀器搬遷到沙河站。

與這些分支學科的觀測站建設大致能順利進行不同，恆星和星系研究涉及的光學觀測基地的選址和建設，遇到了更多困難。1957年11月開始在西部山區的選址，經過實地勘察和小望遠鏡的試驗性觀測，於1959年選定了杜家莊附近的南坨（海拔1200米），並已開始準備修路和基建，不料未獲軍事部門批准，不得不重新開始艱難的第二和第三期選址。

1963年第三期選址中由肖光甲、李啓斌、林元章和蔣世仰利用安－2飛機對承德地區的地毯式掃描航測，以及隨後的實地勘察和小望遠鏡試觀測後，最終選定了興隆縣的連營寨山樑（海拔960米）作為光學觀測基地，就是現在的興隆觀測站。而由於各種原因，主要是文革的影響，興隆站的建設也是進展緩慢，直到80年代末才在那裏安裝了由蘇定強院士設計光學系統、南京天文儀器廠和全國許多單位協作研製的口徑2.16米光學望遠鏡。

圖7.  興隆站的口徑2.16米光學望遠鏡

現在回想起來，第一期選址確定的杜家莊南坨被作廢的事，也得怪我們預先未能考慮會發生此類情況，白白浪費了三年時間。而對最終選定的興隆觀測站，我也覺得不甚理想，主要是海拔太低，大氣透明度和視寧度一般，安裝口徑2米左右的望遠鏡，大概問題不大，而對於口徑達4米的郭守敬望遠鏡（LAMOST），恐怕難以發揮它的極限星等和空間分辨率潛力。

我們在第一期西部山區選址時曾經去過的燕山主峯靈山（海拔2300米），不僅大氣透明，而且山頂平坦，可提供充裕的建築空間，應該是更好的選擇。然而當時認為海拔有點太高，而且距離北京120公里也已超出原先設定的100公里上限，其修路和建設投資必然過於龐大，當時的國家財力大概難以承擔，只好放棄。據説那裏已經建成了滑雪旅遊區，失去這樣難得的台址，真是可惜，我一直感到非常遺憾。

北台在很長時間中沒有一個像樣的台本部大樓，這在中科院研究所一級的單位裏是少見的。儘管北台各觀測站的建設大體順利，然而由於各種陰差陽錯，從50年代末至90年代末大約40年時間裏，台一級的圖書館、計算機房、公共實驗室、行政和後勤部門均分散在中關村微生物研究所三層和周圍其它單位樓房的少數房間裏，條件十分簡陋。

當年美國資深天體物理學家、太陽風理論預言者帕克（2018年美國發射了以他命名的帕克太陽探測器）訪問北台時，由於沒有合適的會議室，只能湊合在非常簡陋的小食堂裏作學術報告，頗顯尷尬。80年代後在微生物所樓房北面蓋了一座不足1000平方米的三層小樓，只能説略有改善。直到90年代末，才在北郊的中科院天地科學園區內蓋了一座像樣的台本部大樓，也就是現在國台的A座樓。

圖8.  北京市朝陽區大屯路中國科學院北京天文台本部

上世紀60年代開始的文化大革命，對北台的建設和發展造成嚴重干擾。作為基礎學科的天文學，被認為無多大實用價值，許多研究處於停滯狀態。例如，當時我國自己研製的最大口徑2.16米望遠鏡，工作完全停止。全國的太陽物理研究，則集中於與國防和國民經濟有關的太陽活動預報，其它課題研究難以開展，這是當時執行的以任務帶學科路線的必然結果。

記得我們於1957年冬進行北台觀測基地選址時，得知美國也在亞利桑那州為建立新的天文台選址，幾乎是與我們同步起動。他們最終選定在圖森附近的基特峯（海拔2096米）作為國家光學天文台的觀測基地。1979年我到該台訪問時，看到那裏已經安裝了口徑4米的光學望遠鏡，以及世界上最大的口徑2米太陽望遠鏡，並已開展廣泛的天文研究，在國際天文學界已有很大聲譽。實際上在上個世紀60～70年代，國外的天文研究迅速發展，由於文化大革命，我們與他們的差距顯著擴大，只有到了改革開放年代，我國的天文研究才重新步入正軌，並逐漸縮小了這種差距。

總之，經過30年的建設發展，到了上世紀80年代末，北台基本上建成了以天體物理為主，涵蓋太陽物理、恆星物理、星系和宇宙學、射電天文、以及天體測量和人衞觀測等研究領域，擁有太陽磁場望遠鏡、米波綜合孔徑射電望遠鏡、口徑2.16米光學望遠鏡等中型觀測設備的中型綜合性天文台。2000年底時，即將成為國台總部的前夕，北台的職工總數約為250人。國台於1988年撤消研究室編制，改為更靈活的以研究課題為單位，開展觀測和研究活動。

進入本世紀後，經過近20年的迅速發展，國台又增添了郭守敬望遠鏡（LAMOST）和口徑500米主動反射面射電望遠鏡（FAST）等大型設備，科研人員達1000多人，他們活躍在包括太陽物理、恆星物理、銀河系構造、大尺度宇宙學等近代天體物理的前沿研究領域，並已取得豐碩成果。他們與美國、德國、法國、俄羅斯、阿根廷、日本、韓國等國家開展合作研究，每年有幾百人次的出國學術交流和接待國外學者來訪，國台在國際上已有相當知名度。作為一名天文台的老職工，看到北台－國台經過60年的發展，已經達到目前欣欣向榮的狀態，從心裏感到十分欣慰和自豪。

作者簡介

林元章，中國科學院國家天文台研究員，太陽物理學家。1956年南京大學天文系畢業，曾任職於南京大學、紫金山天文台、北京天文台和加拿大國家研究院赫茲堡天體物理研究所。曾在中國科學技術大學、北京大學和中國科學院研究生院講授太陽物理學，著有《太陽物理導論》。