北京建国门,一段明代城墙之上,铜制天文仪器静静矗立。这里是北京古观象台,明正统七年(1442年)落成于此。它是明清两代皇家天文台,也是世界上现存最古老的天文台之一。
从这里远眺,北京二环路上车流不息,高楼大厦鳞次栉比,折射出当代北京的现代与繁华。而在500多年前,明代钦天监的官员就站在同样的位置,轻转浑仪、简仪,观测日月星辰、记录天象异动、推算历法节气。
时光流逝,斗转星移。如今,太空中属于北京的“星”,已不再只是古人能肉眼观测到的自然天体。从我国第一颗人造地球卫星——“东方红一号”成功发射,到如今每年数十颗“北京星”顺利飞天,北京这座城的问天之路,正在延伸至更远的深空。
观象授时
走进北京古观象台紫微殿,一块巨大的“观象授时”匾额静立。
观象授时,是封建王朝的核心政治功能之一。正因如此,历朝历代的天文观测机构都隶属于中央官僚体系,选址也大多定在都城。“元代至元十六年(1279年),王恂、郭守敬等人在今天古观象台的北侧建立司天台。明代迁都北京后,又利用元大都城墙东南角楼旧址修建观星台。从元至明清,北京逐渐成为国家天文观测和历法工作的重要中心。”
北京天文馆古天文研究中心副主任杨帆熟悉古观象台院落的一草一木,“大型天文仪器的观测需要相对开阔的视野和稳定的基础,利用城墙高台开展建设,具有一定优势。从历史背景来看,古观象台选址于此,与观测条件、都城空间布局、国家天文机构设置,以及元代以来北京已有的天文活动基础等多方面因素有关。”
时间秩序、历法制定、国家礼制……天文观测与古代王朝的国家治理需求息息相关。通过对日月星辰运行规律的精确观测,天文学家编制、修正历法,幅员辽阔的国家才得以拥有统一的时间系统。特别是,农业是我国古代的支柱产业,一份准确的天文历法,对农业生产的价值不可估量。
正因如此,中国古代留下了大量天象观测记录,保存在历代实录、正史中的天文志、律历志以及档案等不同类型的文献中,形成了时间跨度长、内容丰富的历史天象资料。《元史》就记载了郭守敬在元大都兴建的司天台形制规模、改进发明的十余件天文观测装置仪器,以及编制《授时历》的具体计算内容等;用于指导农业生产的二十四节气,有赖于古代天文学家的计算,相关结果会写入每年颁布的历书中。
天文仪器观测能力的修正和提升,离不开我国历代天文学家的努力。“比如简仪,就是郭守敬在元代对浑仪的一次创造性改进。我们不能简单地认为,仪器的更替只是精度的提升,它们的背后更是观测方法、技术体系,甚至是天文知识的变化。”杨帆介绍,北京古观象台台顶现存的8架天文仪器,陆续造于清代康熙至乾隆时期。
明末清初,中西方天文学开始深入交流。对西方天文知识进行选择、吸收和“会通”的成果,就体现在天文仪器的制造和实际观测中。
这8架铜仪中,南怀仁六仪在观测体系和仪器结构上主要吸收欧洲天文仪器传统,同时结合中国的铸造工艺和装饰形式;纪理安制造地平经纬仪则在装饰风格上也更加欧式;乾隆时期制造的玑衡抚辰仪,则重新强调中国传统浑仪的结构理念,并采用当时已经传入中国的西方测量技术。
“所以,它们不是简单的‘西方仪器进入中国’,而是中西天文学交流、选择和重新整合留下来的实物见证。”杨帆说。
这些大型天文仪器,是当时国家投入建造的重要科学仪器。“从古代大型天文仪器到今天的郭守敬望远镜(LAMOST)、‘中国天眼’(FAST),人类认识宇宙的工具已经发生根本变化,但不断借助更好的观测工具拓展认识边界,是天文学发展的长期主题。”杨帆说。
要操纵高水平天文仪器,就必须培养一批出色的专家。“承担天文观测任务的钦天监,既是隶属于王朝中央的行政机构,也是培养天文历法人才的‘学校’。”杨帆说,古观象台就是钦天监天文官、天文生工作、学习的第一线。在长期观测实践中,天文知识、仪器操作和历算方法也得以在专业人员之间传习。
我国历代天文学家对长期观测的坚持、对精密测量的追求,以及开放交流的心态,为后人留下了一笔宝贵财富。“从元代司天台到明清时期的观星台、观象台,北京作为国家天文观测和历法工作重要中心的历史延续了数百年。这座古观象台的遗存,正是这段历史的重要见证,也是帮助当代人理解中国传统天文学和北京城市科学文化记忆的重要历史空间。”杨帆说。
深空求索
如今,北京古观象台上,早已不再有钦天监官员工作的身影。但在京华大地,求索深空的步伐从未停歇。从古观象台到国家天文台,从观象授时到深空探测,变化的是技术和目标,不变的是人们对宇宙的向往。
1912年,钦天监正式撤销,古观象台改为中央观象台。1929年,中央观象台改为国立天文陈列馆,古观象台近500年的连续观测历史彻底结束。如今,作为全国重点文物保护单位,它的主要职能转为科普,向公众开放。
但北京承载天文观测的使命并未结束。新中国成立后,1957年,我国第一座大型天文馆——北京天文馆正式开馆迎客;次年,中国科学院成立北京天文台,以天体物理和授时为重点工作方向。2001年,中国科学院又以北京天文台为核心,整合云南天文台、新疆天文台、长春人造卫星观测站和南京天文光学技术研究所,建立国家天文台,总部仍在北京。
“古人观天,更多以记录天文现象为主。现代天文学则以求知为目的,我们想要知道宇宙的奥秘,宇宙究竟有多大,它有多老,人类从哪里来、到哪里去……”黎耕说,现代天文学希望通过科学研究,揭开这些宇宙“终极命题”的答案。
“如果将视野放大到宇宙的尺度,人类是极为渺小的存在。但当你把人类的历史时间刻度,压缩进整个宇宙历史,我们与古人的距离便不再遥远——我们都生活在这‘同一秒’之中。”黎耕感慨,问天传统是中华文明一以贯之的传承,数千年的文明血脉未曾中断,这在世界文明史上是绝无仅有的,“自两汉时期以来,中国天文记载的连续性,在世界历史上同样是绝无仅有的,这些系统的记载,对我们研究现代天文学有着很大的启发。”
在《明史·天文志》中,记录了发生在1572年和1604年的两颗超新星的爆发事件。“这两次事件的观测,就有赖于我国古代天文学家在观象台上的观测工作。相应地,西方天文学家第谷、开普勒也观测到了它们,结论可以相互印证。”黎耕解释,超新星爆发是大质量恒星死亡后发出的巨大光亮,让一颗原本肉眼不可见的星体突然出现在夜空中,古人将其命名为“客星”。“放眼全球,中国古籍对历史超新星的记载是最完整、最全面的,这些线索也成为现代天文学发展的重要参照。”
对星空的向往、对宇宙的追问,反映出中国人对自然的无穷好奇和持续的探索精神。“从古至今,我们守护着同一片天空,这是非常浪漫的场景。”黎耕说,如今,这种精神正以一种全新的形态延续。现代天文学的研究,要面向国家重大需求和世界科技前沿,随着人类的脚步迈向更为深远的太空,天文学的外延也发生了巨大变化。
一座座“观天巨眼”接连落成,不断改变着天文观测的范式。国家天文台建设的郭守敬望远镜就坐落在京北的河北兴隆,它是世界上观测效率最高的光纤光谱望远镜之一,已经向全球发布了超过3000万条光谱;“中国天眼”是目前世界最大也是最灵敏的单口径射电望远镜,正在持续产出全球领先的科研成果;后续计划发射升空的中国空间站巡天望远镜(CSST),其科学总体也设在国家天文台……
“现在中国人已经拥有了自己的太空家园——中国空间站,并实现航天员的长期在轨驻留。在不远的将来,中国人的脚步还将抵达月球,甚至迈向更遥远的行星,并探索建造永久基地。”黎耕说,由天文学所分化出的空间科学、行星科学等新领域,都成为当代航天工程的重要支撑。
天问之答
战国时期诗人屈原在《天问》中,曾向宇宙发问,“日月安属,列星安陈”。如今,“天问一号”抵达火星,环绕器和“祝融号”火星车获取了大量原始科学探测数据;“天问二号”行程约10亿千米,已飞抵小行星2016HO3并展开科学观测;“天问三号”已转入初样研制阶段,瞄准人类历史上首次成功实施的火星取样返回任务……
北京是我国航天事业的发源地,从遥望深空到抵达深空,北京力量从未缺席。面对数千年前的“天问”,从这片土地飞向太空的每一颗卫星、每一枚火箭,都正在书写答案。
1970年3月21日,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”在位于中关村的北京卫星制造厂完成总装;同年4月24日,长征一号运载火箭托举着它呼啸升空,《东方红》的旋律在宇宙中响起。
此后,这座“造星梦工厂”又先后完成了我国第一颗返回式遥感卫星、第一颗试验通信卫星、第一艘无人试验飞船“神舟一号”等200多个卫星和飞船的研制任务。现在,这里已经焕然一新,变身为北京卫星制造厂科技园。园区内的“东方红一号”卫星1∶1模型,诉说着这片土地的光辉岁月。
距园区20千米外,一座“卫星小镇”正拔地而起。作为北京市“南箭北星”产业格局中“北星”的核心承载区,北京卫星小镇正在加速扩容,让人才、资本、技术汇聚在同一空间中,高效流动;位于经开区的“北京火箭大街”则与它遥相呼应,这里是“南箭”的核心承载区,周边聚集全国70%以上的民营火箭整箭企业。
曾经遥不可及的太空,在北京催生出一个千亿级产业。超300家商业航天领域企业落户北京,占全国总数的一半以上,商业航天百强企业、独角兽企业数量均占全国“半壁江山”,覆盖火箭、卫星、地面设备及运营服务的完整产业链已然成形。
商业航天的“北京智慧”也正在走向世界。2026年8月25日,北京商业航天企业银河航天抓总研制的灵知09泰国立方星顺利入轨,这是我国商业航天企业首次面向东南亚国家完成整星研制、发射及在轨交付,也是北京商业航天产业走向全球的标志性实践。
面向未来,北京的雄心不限于火箭和卫星。北京太空算力创新中心已揭牌运营、全球首个对外提供在轨试验服务的太空算力云正式常态化提供在轨算力服务、北京建设“太空机房”的第一块拼图“辰光一号”技术试验卫星正在轨开展技术验证……将芯片、服务器、存储设备送上太空,让卫星具备就地采集、就地分析、就地决策的能力,就能在空间竞争中掌握主动权。
数百年间,古观象台默默见证四季更迭,岁月轮替。而现代天文研究和航天事业的发展,让北京在数十年里,跃升为探索星辰大海的科创高地。
春天,“东方红一号”卫星蓄势待发;夏天,“北京箭”朱雀三号实现我国首次入轨级运载火箭一子级陆地回收;秋天,北京航天飞行控制中心发出“天问一号”深空机动指令;冬天,嫦娥五号带回的我国首份月球“土特产”运抵北京……
北京与太空的对话,从未停歇,仍在继续。
来源:长安街知事微信公众号
扫描二维码
下载手机客户端