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台灣光華電子報-異鄉星空的逐夢難題(2007/08/29)
異鄉星空的逐夢難題
文.林欣靜 圖.章朝盛

在廣闊無垠的天空中,穿梭星空隧道,尋找宇宙起源,天文學者的工作,似乎比一般科學家多了幾分浪漫色彩,更何況還可外派到全球知名的渡假勝地觀星,更是讓人羨慕不已。

然而,和滿天星斗對話的研究,並不像一般人想像地美好。為了觀測在夜空中閃爍的星星,這群離鄉背井的科學家,過著日夜顛倒的生活,還得忍受高山上稀薄的空氣與壓力帶來的種種不適。

「很多學生一聽到我要來夏威夷觀測,剛開始的反應都是:『哇!好棒!』但只要跟著過來工作一次,下次再叫他們來,個個都是面有難色。」談起在火山上工作的艱辛,AMiBA科學家、台大物理系副教授吳俊輝笑說。

難題1:晝伏夜出

AMiBA研究團隊的星空觀測工作,多半在夜間進行,這是因為山上白天時氣溫較高,致使儀器雜訊較大,且日間也容易出現雲層、水氣等可能影響訊號接收的物質;傍晚雲層就會下降至2,800公尺左右的高度,較不會影響研究工作。

另一個選擇夜間工作的原因,則是避開太陽。就像肉眼不能直視太陽一樣,在日間觀測,一不小心望遠鏡精密的元件就會被炙熱的陽光加熱烤融;太陽輻射所發出的訊號,也有可能干擾觀測。

「夏威夷和台灣的時差有18個小時,既然是晚上工作,我們來這裡乾脆不調整時差,仍按照『台灣時間』生活,」吳俊輝指出,為了觀測時保持絕佳注意力,對一般人來說最精華的白晝時間,他們卻只能躲在屋裡、拉上窗簾睡覺。「陽光、沙灘、游泳衝浪,以及所有可以想到、在夏威夷一定要嘗試的遊樂活動,全都與我們絕緣。」

難題2:系統不穩及雜訊干擾

天文觀測與一般科學研究不同,學者無法直接把想研究的物體帶回實驗室,在精密控制的環境中進行分析,而是只能用望遠鏡紀錄下遠端觀測的影像或訊號。

大氣中的雲、宇宙中其他星體的訊號,或只是單純的望遠鏡系統不穩,都有可能帶來雜訊,干擾觀測,吳俊輝舉例說明:「像月亮反射太陽的能量,會發出很強的微波訊號,觀測時就要小心避開月亮的方位,以免這些雜訊不小心跑進望遠鏡內,造成研究誤差。」

由於AMiBA是全球首座活動平台式的毫米波望遠鏡,而且才剛完成不久,有時會出現大小不一的故障問題,也讓這群科學家很頭痛。「不過幾乎所有望遠鏡都有可能因系統不穩定而出現雜訊,這時候就只好先耐心找出錯誤原因,再繼續觀測,」AMiBA團隊成員、中研院天文所日籍助理研究員梅津敬一有些無奈地說。

難題3:低溫、強風、高山症

海拔近4,000公尺的高山上,日夜溫差可超過10度、甚至20度以上,還時時刮起像颱風天一樣強勁的陣風,加上因空氣稀薄、大氣壓力降低而帶來的種種不適,對原本欠缺高山生活經驗的研究人員來說,也是一大考驗。

AMiBA計劃統籌者、中研院天文所研究員陳明堂指出,缺氧、頭痛、噁心嘔吐、心跳加快、注意力無法集中,都是常出現的高山症狀,因此首度上山的研究人員,通常得先經過一段時間調整體能。

即使是日日上山的研究人員,仍然無法完全適應山上的工作環境。「這裡晚上的溫度很低,大概只有攝氏零度,風又強,關在研究室裡吹暖氣卻又乾得要命,常常一整晚就是不斷地喝水再跑廁所,」AMiBA工程師韓之強無奈地說。

難題4:資源短缺的工作環境

AMiBA基地因剛新建半年,山上的民生設施一切從簡,和台灣在此地的另一座SMA觀測站相距甚大。SMA所在地的毛納基峰,因開發早,設備也較完善,各國研究單位甚至還在海拔2,800公尺的山腰上合資興建宿舍、餐廳,可供研究人員休息。但AMiBA基地除了控制室和辦公室外,能讓研究人員休息的地方,就是貨櫃屋和簡單的床;唯一的廚房則是個小小的微波爐。

由於資源不足,加上在高山上無法睡得安穩,這群研究人員通常傍晚開車上山,徹夜觀測後又在清晨開車下山睡覺。梅津敬一說:「AMiBA山路又巔簸又彎,曾經有研究人員下山途中發生小車禍,因此我們現在每次上山觀測都是至少二人一組,萬一發生突發狀況還有人照應。」

在夏威夷的火山上,跟數十億光年之遙的星星打交道,這份看似浪漫的工作,背後有著不為人知的艱辛。不過只要能夠在廣闊的天空中,找到他們想知道的問題解答,對這群研究人員來說,一切辛苦,都是值得的。

(本文節錄自台灣光華雜誌2007年08月號)

夏威夷是全球旅客人次最密集的渡假勝地之一,來自台灣的天文學者卻因觀測所需,必須過著晝伏夜出的生活,陽光、沙灘、游泳衝浪等遊樂活動,都與他們絕緣。
SMA望遠鏡在毛納基峰山頂的研究室設備齊全,不但室內備有加壓、加氧氣設備,亦有小型廚房,可供長期觀測的研究人員使用,研究室窗外可見一座座散落排列的碟型天線,以及山頂基地瑰麗的景色。這和AMiBA基地的荒涼簡陋十分不同。
高山上的環境溼度低、非常乾燥,研究人員常覺得口乾舌燥,需時時喝水補充水份。
高山上空氣稀薄,研究人員易因缺氧而出現頭痛、注意力不集中等症狀,因此AMiBA研究室備有氧氣筒及氧氣罩,可緩解缺氧的不適。
SMA所在地毛納基峰,海拔高度高達4,205公尺,可避開雲層及水氣干擾,因此成為各國天文觀測站的聚集地。由毛納基峰的山頂向下俯瞰,廣闊的雲海一望無際,景色相當壯麗。

  1. 為了觀測在夜空中閃爍的星星,這群離鄉背井的科學家,過著日夜顛倒的生活。
    To get their observations, these scientists must leave their homes far behind, live on a topsy-turvy schedule.
    ◎ topsy-turvy 顛倒的、亂七八糟的
    What a live a topsy-turvy world we live in!


  2. 觀測時我們要小心避開月亮的方位,以免這些雜訊不小心跑進望遠鏡內,造成研究誤差。
    When making observations, we have to steer clear of the moon to prevent its noise from corrupting our data.
    ◎ Steer clear of 避開
    Steer clear of that park when you go home in the evening.

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