平均海拔超過4400米的稻城海子山上，高海拔宇宙線觀測(cè)站猶如一張大網(wǎng)，覆蓋面積1.36平方公里，靜靜鋪在稻城海子山上，晝夜不停地捕捉“天外來(lái)客”宇宙線的蹤跡。

11月16日，這張大網(wǎng)向世界發(fā)布重大發(fā)現(xiàn)：困擾學(xué)界多年的宇宙線“膝”形成之謎，首次獲得了關(guān)鍵性觀測(cè)證據(jù)。

稻城縣城不遠(yuǎn)的傍河邊，目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠(yuǎn)鏡——直徑1公里、313個(gè)6米口徑天線組成的“圓環(huán)陣”逐日而動(dòng)，為提升空間天氣精準(zhǔn)預(yù)報(bào)能力提供重要支撐……

地處青藏高原東南麓的四川甘孜藏族自治州稻城縣，平均海拔約3750米。憑借得天獨(dú)厚的自然觀測(cè)條件，這一人口僅約3萬(wàn)人的高原小縣已成為中國(guó)深空探測(cè)的重鎮(zhèn)，眾多“追光”“問天”的科技工作者聚首于此。大國(guó)重器眺望深空探尋宇宙奧秘，不斷拓展人類認(rèn)知“視界”。

望宇：在高原之上“追光”

深秋時(shí)節(jié)，稻城縣寒風(fēng)獵獵，飄著小雪。在海拔4411米、全球最高民用機(jī)場(chǎng)的稻城亞丁機(jī)場(chǎng)，又一次迎來(lái)了這位熟悉的客人——高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO，簡(jiǎn)稱“拉索”）首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所曹臻院士。

“拉索”這一大科學(xué)裝置自2016年開建以來(lái)，曹臻院士數(shù)不清多少次飛上高原了。這次，他要到現(xiàn)場(chǎng)查看大型超高能伽馬源立體跟蹤裝置項(xiàng)目的進(jìn)展。

“拉索”裝置離機(jī)場(chǎng)約10公里，放眼望去，古冰川地貌的海子山延綿不斷，荒蕪遼闊、巨石無(wú)數(shù)，大小湖泊如星辰落地。

“2014年秋天，第一次來(lái)海子山踏勘選址就遇到了狼，就在山頭蹲著。山上沒有房屋，晚上扎帳篷睡覺，狼群就在附近邊轉(zhuǎn)邊叫?！被貞浧甬?dāng)時(shí)情景，曹臻眼中依然閃著光。

就在這片高寒缺氧、荒涼無(wú)邊之地，中國(guó)科學(xué)家們?yōu)閷ふ矣钪婢€開墾拓荒。

肉眼看不見的宇宙線是來(lái)自外太空的高能粒子流，它與電磁波、引力波并稱為觀測(cè)宇宙的三大“信使”。自100多年前宇宙線被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，相關(guān)研究不斷取得新突破，但宇宙線起源和加速機(jī)制的問題一直是待解之謎。

解答這道世紀(jì)謎題，需要性能更強(qiáng)大的探測(cè)器?！袄鳌闭敲闇?zhǔn)這一重大科學(xué)難題而建。從2009年在北京香山科學(xué)會(huì)議提出建設(shè)構(gòu)想，到2015年定址海子山，再到2023年“拉索”通過國(guó)家驗(yàn)收，曹臻帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)14年，建成了我國(guó)自主設(shè)計(jì)建造的世界海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強(qiáng)的伽馬射線探測(cè)裝置。

從高處俯瞰，“拉索”這張圓形大網(wǎng)，由諸多看似土堆的節(jié)點(diǎn)等組成。網(wǎng)內(nèi)匯聚了捕捉宇宙線粒子的高手——采用4種先進(jìn)探測(cè)技術(shù)的探測(cè)器近萬(wàn)個(gè)，組成大型復(fù)合探測(cè)陣列。

當(dāng)宇宙線粒子來(lái)訪地球，大網(wǎng)便開始精密捕捉。位于大網(wǎng)中心的三個(gè)密閉“大水池”，是水切倫科夫探測(cè)器陣列，專伺捕捉宇宙線與大氣層作用產(chǎn)生的“粒子雨”信息。18個(gè)“藍(lán)箱子”位于“大水池”外一側(cè)，箱子里裝著廣角切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，捕捉宇宙線與大氣作用產(chǎn)生的微光來(lái)探測(cè)宇宙線。5216個(gè)電磁粒子探測(cè)器與1188個(gè)繆子探測(cè)器散布在“大水池”四周，如同撒在大餅上的芝麻，組成地面簇射粒子探測(cè)器陣列，能尋找和篩選伽馬光子。

這張大網(wǎng)面積還在拓展?！八{(lán)箱子”旁，科研人員和工人裹著棉衣正抓緊裝調(diào)和檢測(cè)成像大氣切倫科夫望遠(yuǎn)鏡，直徑6米的圓盤上，54片反射鏡閃閃發(fā)亮——這就是曹臻牽掛的大型超高能伽馬源立體跟蹤裝置。

這樣的望遠(yuǎn)鏡在“拉索”大網(wǎng)內(nèi)將陸續(xù)布局32臺(tái)。憑借“拉索”這一觀天利器，中國(guó)科學(xué)家已率先觸摸到宇宙線起源的答案輪廓，而新裝備要讓答案更加清晰。

“相當(dāng)于給‘拉索’增加了一雙火眼金睛，使其空間分辨率提升5倍以上。這將助力‘拉索’看得更清楚。”曹臻說(shuō)。

稻城因高海拔、地面平整、交通便利、地方支持等諸多有利條件，得到了越來(lái)越多科學(xué)家的青睞。在“拉索”建成后，稻城又接連迎來(lái)新的重量級(jí)科學(xué)裝置。

從“拉索”裝置向東南一個(gè)多小時(shí)的車程、稻城縣城旁邊的一塊四面環(huán)山的草場(chǎng)上，安置著由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心牽頭建設(shè)的“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施子午工程二期的標(biāo)志性設(shè)備圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱“圓環(huán)陣”）。313部直徑6米的拋物面天線，猶如散開的蒲公英，它們以一座百米高的定標(biāo)塔為圓心，均勻分布在1公里直徑的圓環(huán)上，像向日葵般跟隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

“圓環(huán)陣”，其主要任務(wù)是監(jiān)測(cè)地球空間天氣事件的主要源頭——太陽(yáng)“打噴嚏”（即太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)）?！疤?yáng)‘打噴嚏’，地球空間天氣等可能會(huì)‘感冒’，為地球提供監(jiān)測(cè)服務(wù)的科學(xué)設(shè)備也會(huì)受到影響。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員、圓環(huán)陣太陽(yáng)射電成像望遠(yuǎn)鏡主任設(shè)計(jì)師閻敬業(yè)解釋說(shuō)，太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)的高能粒子團(tuán)輻射出不同頻率的電磁波信號(hào)，電磁波8分鐘能從太陽(yáng)到達(dá)地球，而高能粒子抵達(dá)地球需要幾十個(gè)小時(shí)，通過“時(shí)間差”就能進(jìn)行預(yù)報(bào)和預(yù)警。

2023年9月，通過工藝驗(yàn)收的“圓環(huán)陣”精準(zhǔn)“預(yù)報(bào)”了一次太陽(yáng)爆發(fā)事件，僅使用圓環(huán)陣探測(cè)的圖像和頻譜，就實(shí)現(xiàn)了1.5億公里傳播時(shí)間預(yù)報(bào)，誤差低于1.16個(gè)小時(shí)，使空間天氣預(yù)報(bào)更精準(zhǔn)。

在海拔4700米的稻城無(wú)名山上，“2.5米大視場(chǎng)高分辨率太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡”配套項(xiàng)目的基建現(xiàn)場(chǎng)正緊鑼密鼓施工。目前，望遠(yuǎn)鏡本體即將建造完畢。望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃在2026年底完成配套項(xiàng)目基建及望遠(yuǎn)鏡總裝，并進(jìn)行整體性能調(diào)試，將成為全球最大的軸對(duì)稱太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡。

“除了‘拉索’‘圓環(huán)陣’，新的大科學(xué)裝置接踵而至。這里正成為中國(guó)深空探測(cè)的前沿高地，成為科學(xué)的熱土?！辈苷檎f(shuō)。

求索：挺進(jìn)科研“無(wú)人區(qū)”

從捕捉電磁波到觀測(cè)宇宙線，探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步不斷拓展著人類認(rèn)識(shí)宇宙的邊界，雪域高原見證了中國(guó)科學(xué)家一次次對(duì)浩瀚星河的探索。

曹臻說(shuō)，宇宙線能量跨度極大，能量越高的宇宙線，需要更大的探測(cè)器陣列面積，對(duì)超高能量宇宙線的觀測(cè)，“上山”是唯一手段。

觀“天”需“地”利?！袄鳌边x址歷時(shí)6年，團(tuán)隊(duì)成員跑遍青海、四川、云南、西藏等地考察，最終選定四川稻城縣。

高海拔為天文觀測(cè)提供了絕佳環(huán)境的同時(shí)，也意味著在觀測(cè)站的生活和工作條件艱苦。在海子山高寒地帶，曹臻帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)一待就是4年。“遍地是有整間屋子大小的石頭，稍有不慎就會(huì)踏入沼澤，一腳下去水沒過大腿?！边@是“拉索”項(xiàng)目運(yùn)維負(fù)責(zé)人吳超勇對(duì)海子山的最初印象。

2016年，作為第一批“拓荒者”，吳超勇等人“上山”清理漂礫、平整土地。從一張圖紙開始到搭建觀測(cè)基地，每一個(gè)進(jìn)展都滲透著拓荒艱辛與創(chuàng)新勇氣。

“拉索”很多不起眼的“部件”都有極其嚴(yán)苛的基建指標(biāo)。基地三個(gè)“大水池”就是科研建設(shè)啃下的“硬骨頭”。

“為捕捉粒子在水中發(fā)出的微光，水體建筑必須絕對(duì)防光；要確保水底探測(cè)設(shè)備正常工作，需滿足冬季水體不能結(jié)冰等要求。”吳超勇舉例，“拿保溫防漏來(lái)說(shuō)，水池中注入35萬(wàn)噸水后，總水量每天變化率控制在3‰以內(nèi)，當(dāng)室外溫度降至-35℃時(shí)保證池內(nèi)不結(jié)冰。這一‘小體量’工程采取獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高寒地區(qū)的諸多創(chuàng)舉?！?/p>

于“圓環(huán)陣”而言，讓313臺(tái)天線一致“對(duì)焦”太陽(yáng)并不容易。閻敬業(yè)說(shuō)，科研團(tuán)隊(duì)突破了中心定標(biāo)和單通道多環(huán)絕對(duì)相位定標(biāo)等關(guān)鍵技術(shù)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)626條接收鏈路、近5000個(gè)光纖接口，將大規(guī)模公里級(jí)光電混合復(fù)雜鏈路“跑偏”幅度控制在小于1.5度。

大科學(xué)裝置運(yùn)行后，一份份捷報(bào)從稻城傳來(lái)：“圓環(huán)陣”發(fā)現(xiàn)一顆罕見的長(zhǎng)周期脈沖星，有望揭示孤立長(zhǎng)周期脈沖星的起源新機(jī)制；監(jiān)測(cè)到傳播距離達(dá)5個(gè)太陽(yáng)半徑的射電日冕物質(zhì)拋射；我國(guó)空間天氣預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度不斷提高。

“拉索”推動(dòng)中國(guó)宇宙線研究從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越式發(fā)展，我國(guó)科學(xué)家率先觸摸到宇宙線起源的答案：觀測(cè)到最高能量伽馬光子、精確測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)燭光蟹狀星云的超高能段亮度、確認(rèn)首個(gè)超級(jí)宇宙線源……

最令“拉索”裝置團(tuán)隊(duì)振奮的是，在“千年一遇”的宇宙最亮“煙花”觀測(cè)中，“拉索”大放異彩——2022年10月，“拉索”完整記錄了迄今最亮伽馬暴GRB221009A的萬(wàn)億電子伏特伽馬射線爆發(fā)全過程，“拉索”國(guó)際合作組在此基礎(chǔ)上取得一系列觀測(cè)研究成果，刷新了對(duì)伽馬暴的認(rèn)知。

“拉索”打開了一扇觀測(cè)高能宇宙的新窗口。意大利阿切特里天文臺(tái)的天體物理學(xué)家埃萊娜·阿馬托贊譽(yù)：“‘拉索’正革命性改變我們對(duì)銀河系的認(rèn)知，挑戰(zhàn)宇宙線起源的傳統(tǒng)理論?！?/p>

攀登：邁向科學(xué)更高峰

黨的二十屆四中全會(huì)通過的“十五五”規(guī)劃建議，明確要求“突出國(guó)家戰(zhàn)略需求，部署實(shí)施一批國(guó)家重大科技任務(wù)”。

從荒原無(wú)人區(qū)到科研無(wú)人區(qū)，新時(shí)代中國(guó)科技創(chuàng)新步伐鏗鏘，生動(dòng)展現(xiàn)出科研人員加快高水平科技自立自強(qiáng)的精氣神。

中國(guó)宇宙線實(shí)驗(yàn)研究從20世紀(jì)50年代起步，“拉索”是繼云南東川落雪山宇宙線實(shí)驗(yàn)室、西藏羊八井國(guó)際宇宙線觀測(cè)站之后的第三代高山宇宙線觀測(cè)站。

這是中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所口口相傳的一個(gè)真實(shí)故事，20世紀(jì)60年代，在一次國(guó)際宇宙線會(huì)議上，提起中國(guó)宇宙線的研究情況，一位外國(guó)同行舉雙手比了一個(gè)大大的“零”。

一定要發(fā)出中國(guó)人的聲音！從“零”起步一路追趕，一代代科學(xué)家在高原上接續(xù)奮斗，探秘深空的腳步不曾停歇。

黨的十八大以來(lái)，大國(guó)重器、大國(guó)利器不斷涌現(xiàn)，科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展；“拉索”“圓環(huán)陣”被列為國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。

建大科學(xué)裝置，規(guī)模大、難度高，建設(shè)者們用行動(dòng)詮釋了“挑戰(zhàn)高海拔、戰(zhàn)勝不可能”的攻堅(jiān)精神。稻城每年10月開始霜凍，土建施工期只有半年，為盡早出成果，他們爭(zhēng)分奪秒。

稻城康巴漢子降央曲批曾作為當(dāng)?shù)毓と?，參與了“圓環(huán)陣”裝置的天線安裝。令他難忘的是，“北京來(lái)的科研人員克服高反，在山上呆了一個(gè)多月，白天背著氧氣罐在戶外調(diào)試天線設(shè)備，晚上就在機(jī)房打地鋪”。

大科學(xué)裝置匯聚了國(guó)內(nèi)一大批各行業(yè)、各領(lǐng)域的高水平科研人員，他們?cè)诟咴吓艹隽酥袊?guó)速度：“圓環(huán)陣”建成時(shí)間比預(yù)計(jì)提早了5個(gè)月；“拉索”從2017年主體工程開工建設(shè)，到2021年全陣列建成，僅用了4年。

創(chuàng)造工程建設(shè)速度奇跡的同時(shí)，大國(guó)重器實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)重大自主技術(shù)創(chuàng)新，新型舉國(guó)體制正是攻堅(jiān)克難的底氣。在多家單位集智攻關(guān)下，“圓環(huán)陣”從樣機(jī)研制到聯(lián)調(diào)聯(lián)試，突破了數(shù)百項(xiàng)技術(shù)難題；“拉索”設(shè)計(jì)和建設(shè)期間，50多家科研院所、高校、企業(yè)的數(shù)百名科研人員協(xié)同合作，攻克了硅光電倍增管相機(jī)技術(shù)、無(wú)觸發(fā)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)。

如今，“拉索”正以開放共享的科學(xué)精神，向國(guó)內(nèi)外高校和科研機(jī)構(gòu)開放科研設(shè)施平臺(tái)與觀測(cè)數(shù)據(jù)，已有來(lái)自中、法、泰、俄、巴基斯坦等國(guó)家的32個(gè)天體物理研究機(jī)構(gòu)成為國(guó)際合作組成員單位。“拉索”數(shù)據(jù)通過自動(dòng)化處理和傳輸技術(shù)從海子山出發(fā)，傳向世界各地。

“冰川頂上講武，狼嚎聲里觀星。四千米水頭雕花，十萬(wàn)道金睛列陣?！薄袄鳌苯ǔ珊髤浅掳俑薪患性谂笥讶懴逻@首詩(shī)，也代表著眾多科研工作者的心聲：抬頭仰望科學(xué)星空、迎難而上腳踏實(shí)地。

縱觀世界著名的天文設(shè)施集群發(fā)展，以空間集聚和學(xué)科關(guān)聯(lián)為導(dǎo)向進(jìn)行布局是一大特征。如今，在各方支持下，稻城已越來(lái)越顯現(xiàn)出支撐大科學(xué)裝置可持續(xù)發(fā)展的綜合能力，也有更多天文科研項(xiàng)目落地于此，集聚效應(yīng)正不斷顯現(xiàn)。

海拔6033米的央邁勇，是稻城亞丁引人矚目的最高峰；而在稻城的海子山、無(wú)名山上，大科學(xué)裝置的高地正在崛起，助力中國(guó)不斷攀登新的科學(xué)高峰！