【铭记】世界最大天文馆开幕，上海离外太空更近一步

2024年05月13日

　　在上海郊区绿意盈盈的草地上，一座亮银色由曲线构成的建筑，如同一个外星航天器，停泊在滴水湖畔，这是全世界最大的天文馆上海天文馆。这座新建筑将于7月18日正式向公众开放。作为上海科技馆分馆，这座临海全新的上海天文馆由Ennead建筑事所设计担任建筑设计，总规划用地面积5.86h㎡，占地约3.8万㎡相当于5.5个标准足球场大。建筑通过对比例形态以及光线的细致处理唤起天体运行曲线之美的感受，又以专业的天文器械科学数据智能科技营造一场步入宇宙浩瀚之的沉浸式体验。虽然场馆离上海市心仍有75km的车程，并以上海天文馆到底有多远幽默地登上热搜，但到这里的过程也似乎暗示着人每一次对无垠太空的探索都是一次征程。

　　坐落在上海滴水湖畔的上海天文馆是世界上占地面积最大天文馆，由Ennead建筑事所设计。从宇宙行星的运动轨迹寻找灵感，建筑师希望以曲线光影之美唤起大家对天体运动的感知。俯瞰滴水湖，天象厅球体和圆洞天窗的比例关系又如同太阳地球和月亮。

　　在古代文明里，建筑常被用调解我们与宇宙奥秘之间的关系，构成上也映射着特定意识形态下的宇宙观。在人类构建的历史，不断地通过对建筑结构形式方位细节的探索，理解重构我们的世界，从埃及吉萨金字塔乎完美的基本线形状，到墨西哥特奥蒂瓦坎城与古代的阳历概念相应的主轴，从巨石阵上标记的日月的轨迹，到北京天坛的结构隐喻连接天地的多层几何象征。这些建筑是人类将自我与宇宙紧密相连的证迹。同样上海天文馆的建筑本身，即是对天文学上著名的三体问题的具象化。三体问题是天体力学的基本力学模型，指三个质量初始位置和初始速度都是任一的可视为质点的天体，在相互之间万有引力的作用下的运动规律问题。太阳系太阳地球和月球的运动，便是我们最为熟知的三体问题。建筑外轮廓与螺旋形花园模仿天体间由引力生的错综复杂的轨迹。俯瞰建筑，三大主体元素圆洞天窗倒转穹顶和天象厅球体清晰可见。

　　对于天文馆主创建筑师Thomas Wong而言，最大的挑战之一是建筑的几何学，因为宇宙没有直线与直角。如何以建筑材料与设计语言还原一场宇宙的真实体验成为难点。建筑师意图将时间与星球轨道运动之间的关系在建筑抽象出，让身处其的人们在建筑体验意识到天体运动对我们的重要性。俯瞰天文馆，建筑的弧线外形与螺旋形花园的步道曲线仿佛构成太阳系内天体之间由引力所生的错综复杂的运动轨迹，象征着天体运行的曲线之美。进入建筑的主体，穿行在弧形错落相叠的弧线步道，人不知不觉在模仿宇宙天体的转动。

　　上海天文馆主创设计师Thomas Wong的手绘上海天文馆主创设计师Thomas Wong的手绘上海天文馆场地上的几何线条

　　天文馆包含了临时展区和常设展区高约24m的太阳望远镜天文台光学天文馆教育和研究心，以及天空数字剧场等一系列建筑实体。而最引人注目的是三大建筑元素圆洞天窗倒转穹顶和天象厅球体，同诠释着天体运行的基本规律。建筑本身成为一种天文仪器。

　　天文馆入口处的悬臂结构圆洞天窗穿透悬臂，投射下的阳光随着时间不断变化，正午时则与地面圆形图案重合。圆洞天窗的剖面图与光线变化示意图，天窗的开口根据冬至春分夏至日的太阳照射角度而设计，特别的时间节点光与建筑生不同的互动。

　　这座建筑旨在将宇宙星体的变化，转化为一天和四季不同时间的光影现象。体验从入口处便展开，入口廊道上方有一个巨大的悬臂结构，向外延伸40m，整个建筑团队设计了一个弧形的混合钢带桁架实现巨大的悬挑结构。一个如倒置圆锥的圆洞天窗穿透了建筑的悬臂，天窗的金色饰面反射阳光，在其下的墙面和地面留下斑驳细碎的金色投影，呼应着圆形台边的一弯浅水。阳光穿过天窗，随着太阳轨迹的改变，地面上的阳光呈现期性变化。午光的形状最完整，在一年的夏至日，则可以看到一个纯粹而完整的光圈，构成天窗下方圆形台的内切圆。

　　连续的天窗环绕着球体，光在一天之演变，呈现出太阳运动的黄道轨迹。天象厅球体空间阳光投影示意图，在夏至日正午时才会呈现完整的圆环，光影变化宛如经历一场日食。

　　天象厅球体空间，球幕影仿佛悬浮在空。围绕球体一的长窗则投下阳光。

　　走到建筑的另一翼，空间，一个直径29m的球体悬浮在空，这是天象厅球体。为了实现球体的漂浮感，建筑师消除尽可能多的柱子加强视觉上的幻觉，仅由6个非常的连接点悬挂。在自然界，人通过辨别太阳或月亮的位置可以获得方向感，而天象厅球体的设计，与自然光形成的关系，则为参观者提供了一个方向的参照物。天象厅球体顶端嵌于天文馆较低裙楼的屋顶之上，整个球体宛如从地线末端冉冉升起的新星。当游客环绕建筑行走时，仿佛正从其他星球逐渐靠这一新的星球，且置身于球体下方时，游客还会体验到失重的感觉。连续的天窗环绕着球体，光从缝隙落下在一天之演变，呈现出黄道轨迹。如果人站在球体下回望天空与太阳，光影变化如经历日食。球体内，10K分辨率圆顶投影激光表演和舞台表演系统则为参观者创造出沉浸式宇宙体验。

　　倒转穹顶为露天天台，参观者可在此处仰望星空。穹顶内部有一个圆形天窗，光从窗内可贯穿整个建筑空间。穹顶下是720度螺旋形坡，人们攀爬而上模拟行星围绕恒星转动的运动轨迹。

　　倒转穹顶将成为整段游历的终点，观者再一次走出室外拥抱星空。倒转穹顶，一个巨大的倒置玻璃张拉结构承载着游客，屏蔽围的一切，将视野放在包罗万象的天空上。720度螺旋形坡在穹顶下方，而在巨大的混凝土穹顶有一孔天窗，将光引入，与罗马的万神庙相呼应，只是在这里，宇宙科学取代了古代神的位置，引领者人们对神秘天空的追寻。

　　一个负责任的现代天文馆应当肩负起向大众传播科学知识的职责。天体物理学家James Sweitzer说至少有四个基础部分是一个天文馆不可缺少的一个天文知识初级学区域，天体物理学概论介绍空间，宇宙发现史空间，教育实验室和天文台。Ennead则以一种时空穿梭的叙事方式设计展览空间。

　　家园展区的屏幕投影带最真实的星空体验宇宙展区让观者科学地理解我们在宇宙里的时间与空间征程展区展示了人类探索宇宙奥秘的旅程

　　在家园展区开始了解地球太阳系和银河系。一个内径17m的屏幕，采用Got公司生的最新光电机械天文馆投影仪，它提供了最真实的星空体验。并扩展到宇宙展区，让参观者科学地理解时间和空间，征程展区全景展现了人类探索宇宙奥秘的漫长旅程，从古代思想到现代天文革命天文台以及世界各地的研究项目。此外，上海天文馆拥有专利的步入式自适应光学太阳望远镜，我最大的科普天文望远镜双焦切换一米望远镜，天文数据实验室等一系列专业的科学仪器，让天文爱好者以及学生有了向外太空探索的机会与可能性。

　　天文馆外立面俯瞰倒转穹顶

　　人类面向太空的探索从未停止，2021年是航天探索史上值得记录的一年。我第一架火星探测器天问一号载着祝融号火星车成功登陆火星乌托邦原，神舟十二号载人飞船搭载三名宇航员进入了自己的空间站。这些代表着天文科学最新进展的关键词，正在以一种既遥远又切的方式，塑造我们的未。而对我们而言，在天文馆这座建筑内参观的体验，可能是离天文科学最的距离。

　　天何所沓，十二焉分？日月安属，列星安陈？屈原在天问的发问，将在人类一次次面向浩瀚宇宙的探索一一解答。一个天文馆的建成可以埋下很多未宇宙科学的种子，也许在这临海空间之会激起到访者对浩瀚星海的好奇，在思索自身与寰宇关系获得的无穷的乐趣与美妙的幻想。

　　卷宗专访上海天文馆主设计师

　　Ennead建筑设计事所合伙人

　　Thomas Wong

　　QA

　　卷宗Wallpaper＊简称W＊

　　Thomas Wong简称Thomas

　　W＊如我们所知上海天文馆的建筑设计概念是与天体的运行有关，那么这个概念最初是如何诞生的呢？可否为我们讲述一下背后的故事？

　　Thomas作为一名建筑师，最美妙的事情之一就是探索新的材料与知识，并从衍生出设计理念。研究一直是设计过程的重要部分，在项目开始我们抱着真实的好奇心与热情去学，尤其是探索宇宙这样浩瀚且复杂的课题。

　　我们发现深深吸引我们并充满挑战的宇宙现象时间与星球轨道运动之间的关系，三体问题所代表的运动的复杂性，这些构成了我们的概念。基本的设计理念是想抽象地体现一些天体物理学的基本定律，因为它们是宇宙空间的法则。从多个天文实体相互作用的复杂引力关系到数十亿年加速和膨胀的星系都遵循这些法则，因此天体运行概念及其与时间的关系成为灵感的主要源。

　　建筑师Thomas Wong的上海天文馆手绘上海天文馆的施工过程图上海天文馆的施工过程图

　　W＊作为一个参观者，将会在建筑拥有什么样的时间空间体验？

　　Thomas体验我想在你进门之前就开始了。这座建筑旨在强调一天和四季的不同时间的光影现象塑造空间氛围。与展览的时间尺度截然不同，建筑让地球在太阳系的天体运行变得有形，捕捉到其在太空的舞蹈。

　　此外Xenario展览设计公司为建筑打造了一场沉浸式体验，以一种时空穿梭的方式展开叙事。以家园宇宙征程三个展区打造令人难忘的体验。

　　圆洞天窗在不同时段内的光影变化

　　W＊天文与时间密切相关，在一年的不同时段比如冬夏至春秋分，是否在建筑有只有这一时间点才能有的体验？

　　Thomas建筑本身可以被认为是一种天文仪器，它塑造的光影与不断变化的太阳高度相协调。这个建筑强调着地球围绕太阳运行的轨迹，让我们身临其境地体验地球运动。

　　在入口广场，圆洞天窗穿透了建筑的悬臂，在一天的过程跟踪太阳的轨迹，地面上的阳光呈现期性变化。圆洞天窗如一个倒置的圆锥，投射的光反射了太阳的位置变化，一年四季都会变化，午光的形状则最完整，夏至日时我们可以看到一个纯粹而完整的光圈，构成天窗下方圆形台的内切圆。

　　此外，一个连续的天窗环绕着天文馆内的球体，光从缝隙落下在一天之演变，呈现出黄道轨迹从地球上看太阳一年走过的路线。如果人站在球体下回望天空与太阳，光影变化如经历日食。在夏至的正午，太阳在北回归线上，一个完整的光环将出现在天文馆地面，与地板图案对齐。

　　这两种体验促使我们将时间概念与天文学联系起地球在沿着一个轴永久旋转和它围绕太阳快速公转。

　　倒转穹顶空间内的弧线走道，宛如行星在天体运行的轨道。

　　W＊对于建筑师说，这个项目最大的挑战是什么？

　　Thomas建筑设计最大的挑战之一是他的几何学，因为宇宙没有直线与直角。虽然现在在建筑有许多极端几何的例子，但大多数建筑材料通常由直的元素组成，我们希望在所有建筑系统结构覆层饰面实现一个集成的解决方案。

　　将建筑的技术解决方案与几何结构相结合是有挑战的，但这一特征也在天文馆的设计体现。入口廊道上方有一个巨大的悬臂结构，向外延伸40m。我们设计了一个混合钢带桁架，且遵循弧形结构，并用混凝土柱支撑。

　　同样为了实现天文馆剧场球体的漂浮感，消除了尽可能多的柱子加强视觉上的幻觉。而我们设计了一个直径29m的球体，由6个非常的连接点悬挂。我们在另一个巨大的混凝土穹顶上开洞，如罗马万神庙在不影响结构的同时引入光。依靠于SIADR上海建筑设计研究以其专业的知识，与建筑形式协同工作，并对结构系统进行合理清晰地整合实现了设计的构想。

　　上海天文馆的建造施工过程

　　W＊展览馆运用了很多高科技的手段展示宇宙科学，在建筑有什么将最新的科技结合到空间的例子？

　　Thomas上海天文馆是世界上最大的天文学主题建筑，除了设计一座地标性建筑外，我们还必须确保建筑满足展览馆和游客体验的功能和技术需求。

　　在整个游客体验过程，有几个时刻采用了最新的设备和技术。在家园展区拥有一个内径17m的屏幕，采用Got公司生的最新光电机械天文馆投影仪。它提供了最真实的星空体验。

　　第二个重要设备是位于天象厅球体的球幕影内一套世界上最先进的10K分辨率圆顶投影激光表演舞台表演系统。数字影体验的设计带各种震撼心灵的宇宙大片体验，以及一场精彩绝伦的星空音乐会。

　　步入式自适应光学太阳望远镜Walkin Adaptive Optics Solar Telescope是博物馆获得专利的装置之一。参观者可以看到阳光穿过最先进的太阳望远镜内的自适应光学系统，将高清太阳图像呈现，如同看到了科学的魔力。双焦切换一米望远镜Double Focus Switchable Onemeter Telescope是我最大的科普天文望远镜。它可以用于科学研究和观测月球行星和深空天体的图像。

　　W＊在建筑史上，有没有什么您关注的，与天文科学的展示或研究相关的例子，以及是否对你的上海天文馆项目有所影响？

　　Thomas上海天文馆和Ennead设计的纽约美自然历史博物馆内部的罗斯地球与太空心Todd Schliemann和James Polshek设计有着明显的渊源。这两个项目都与原始天象有着明显的关系，也体现了建筑的动态能量。在古代文明里，建筑被用调解我们与宇宙之间的关系。时间会告诉我们，新的上海天文馆是否也回应了宇宙奥秘。

　　纽约美自然历史博物馆内部的罗斯地球与太空心

　　补充说明

　　Ennead建筑事所与上海建筑设计组成的设计联合体最终定标上海天文馆建筑设计单位。Ennead负责建筑方案设计及扩初设计，室内与景观灯光设计概念方案，并负责施工阶段的建筑效果把控。上海建筑设计负责施工图设计，以及除建筑专业外各专项的全过程设计。

　　设计bubbles

　　空间摄影ArchExist存在建筑胡艺怀

　　肖像摄影姜海龙

　　采访撰文Shanhanxi

　　编辑hanxi

　　部分图片自Ennead建筑事所

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