作者:孙自法 来源:中国新闻网 发布时间:2019/3/17 12:48:23
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薛随建:中国参与TMT国际合作亟需国家立项支持

薛随建介绍TMT项目国际分工。 孙自法 摄

中新网北京3月17日电 (记者 孙自法)作为平方公里阵射电望远镜(SKA)七大创始成员国之一,中国同另六国几天前已共同签署SKA天文台公约,标志着国际大科学工程SKA建设迎来重要里程碑。

曾兼任SKA科学和技术咨询委员会成员的中国科学院国家天文台副台长薛随建研究员近日接受中新网记者专访,对这一进展颇感欣慰,并希望以此为契机,推动中国团队作为创始成员参与的下一代巨型光学红外望远镜——三十米望远镜(TMT)国际合作计划,能尽快获得国家层面立项支持,推动中国天文研究在光学望远镜领域实现跨越发展。

薛随建介绍TMT项目运行效果示意图。 孙自法 摄

TMT是一台什么样的天文望远镜

薛随建现任TMT国际天文台理事会成员、科学委员会成员和中国项目部(CTMT)经理。他介绍说,TMT是一台地基、光学/红外、主镜直径为30米的下一代旗舰级望远镜,总造价约18亿美元,将建于世界顶级天文观测台址的夏威夷莫纳克亚峰。按照目前情况推算,TMT大约将在2028年左右完成全部主体及第一代科学仪器建设,开始首光观测,成为开创地基光学天文望远镜的下一个时代、主宰未来数十年光学天文观测的望远镜之一。

TMT主镜比标准篮球场还要大得多,镜面采用492面1.44米的六角形非球面子镜精密拼接而成,不同于最新一代射电望远镜的反射面精度要求大约分米级,光学的TMT镜面加工精度需要达到10的负七次方米,相当于一根头发丝直径的百分之一。TMT还集成自适应光学系统并配有激光导星星阵生成发射子系统,其集光能力10倍于凯克望远镜,分辨率10倍于哈勃太空望远镜。

经过天文界接力观测研究,2.5米口径望远镜发现宇宙在膨胀,10米级望远镜证明宇宙在加速膨胀,未来30米级望远镜又会带来什么?薛随建表示,TMT确定以探索“两暗一黑三起源”(暗物质、暗能量、黑洞及致密天体、宇宙起源、天体起源、生命起源)为科学目标,可望揭示暗物质与暗能量的本质、探测宇宙最早形成的天体、观测黑洞的形成与生长、寻找系外类地行星和地外生命特征等,天文学几乎所有研究领域都将从中受益。

中国为什么要参与TMT项目合作

薛随建指出,在射电天文领域,中国已自主建成FAST(500米口径球面射电望远镜),并正式签约SKA天文台国际合作,但在光学天文领域,中国当前最大口径4米的郭守敬望远镜(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,LAMOST)只是特殊功能光学望远镜,10米级综合性能光学望远镜也还是空白,与国际先进水平相差甚远,亟需通过国际合作迎头赶上,实现跨越发展。

而根据目前观测,天文学家已提出宇宙起源与演化的大致理论图景,而验证这些理论,穷究宇宙的本质、缘起和演化,需要更大30米级光学望远镜。美国和欧洲都在紧锣密鼓地规划和研发下一代地基超大型30米级光学/红外望远镜,主要包括TMT、24.5米口径巨型麦哲伦望远镜(GMT)和39米口径欧洲极大望远镜(ELT)这3个项目。

薛随建介绍说,中国天体物理发展战略专家委员会通过委托天文仪器与国际合作工作组对3个项目进行调研、评估、比较,最终选择并正式推荐中国参加最符合国情、最有利天文学发展的TMT项目。2009年2月,该委员会通过关于中国参与TMT国际合作的决议,强调参与TMT国际合作是关系到中国21世纪天文学发展的重大战略决策,是本世纪一次不可错过的机会,对中国天文学以及其他相关科学与技术的发展具有深远的影响。随后,中科院国家天文台、长春光学精密机械与物理研究所、光电技术研究所联合成立TMT国际合作工作推进委员会。

他认为,中国通过参与TMT国际合作,科学上将按投资比例分享观测时间,为几代天文学家跻身国际前沿、取得科学突破提供机遇;技术上可学习与分享国际大型光机设备研发与先进制造的综合经验;人才与管理方面可与国际一流队伍并肩发展顶级大科学装置,享有TMT管理和运行的平等权利,学习先进管理经验。所有这些收益,也将为中国未来在本土建设运行大口径光学望远镜奠定重要基础。

此外,TMT座落于北半球,亦可衔接LAMOST和FAST,更好研究揭示暗物质与暗能量的本质、探测第一代天体、理解大质量黑洞的形成与生长、描绘系外行星系统形貌特征等天文学前沿课题。

中国TMT团队“万事俱备,只欠东风”

薛随建说,历经观察员、研发伙伴、签署科学共同体总协议和发起成立TMT国际天文台(TIO),中科院国家天文台领导的中国TMT团队,与美国加州大学、加州理工学院、日本国立天文台一起成为TMT创始成员,印度科技部和加拿大国家研究委员会则是之后加入。

在中国TMT团队参与项目进程中,也得到中国科技界的积极响应与支持:2009年9月,中国光学事业奠基人王大珩等19位院士致信国务院提出关于参与TMT国际合作项目的建议;2011年6月,14位中国工程院院士联名建议积极参与TMT国际合作项目;2011年10月,科技部组织召开“中国参与国际天文大科学工程专家论证会”,专家组认为TMT方案合理可行,对中国参与SKA和TMT都予以强烈推荐;2013年12月,《中国科学技术发展报告》明确提出“中国正式成为TMT国际科学计划主要合作伙伴”;2015年9月,全国天文领域同行专家对“十三五”国家重大科技基础设施项目建议天文领域的8项建议进行咨询评议,TMT位列第一;2016年6月,TMT国际合作项目在北京举行的中美大学天文合作高峰论坛被重点讨论,希望TMT能够成为中美大学天文合作平台。

中国TMT团队包括11个科研院所和7所大学参与TMT科学探索、技术研发,承担TMT10%任务份额,其中研发实物贡献率不低于70%。中国争取到的TMT核心任务包括拼接镜面子镜单元制备、巨型能动科学转向镜全系统设计制造、激光器与激光导星系统、科学仪器宽视场光学光谱仪和红外成像光谱仪的多个子任务、科学仪器制冷系统、第二代科学仪器高分辨率光学光谱仪和中红外成像光谱仪等。

目前,TMT各国际伙伴均积极推进项目建设,中国TMT团队的技术实力和研发方案得到国际认可,实物贡献研发取得重要进展:非球面子镜制备方面,利用已有设备和两块1.1米的实验镜,预应力环抛非球面镜批量制备技术路线得到验证并通过国际评估,正在开展5米环抛机和全口径预应力加载及检测装置的研发,以用于全尺寸子镜的磨制;微妙脉冲钠导星激光器项目已分别在中外多个天文台进行多次外场实验,工程化样机研制已经开始。

薛随建指出,到2018年底,中国TMT团队包括实物研发贡献已投入超过1亿元人民币,中国参与TMT国际合作堪称是“万事俱备,只欠东风”,这个“东风”就是在国家层面尽快立项,以推动将TMT国际合作列为中国重大国际科技合作计划,授权中科院国家天文台领导的中国TMT团队履行TMT协议承诺、推进实物贡献研发,对中国TMT团队后续项目给予稳定和持续的政策支持与经费投入,树立中国负责任大国形象并有效保障TMT项目中国权益。

刚刚结束的中国两会上,李克强总理在2019年政府工作报告中明确提出的“扩大国际创新合作”“进一步提高基础研究项目间接经费占比,开展项目经费使用‘包干制’改革试点,不设科目比例限制,由科研团队自主决定使用”等备受科技界关注。对此,薛随建呼吁,相关科技创新政策特别是“包干制”改革,能在TMT国际合作项目上进行试点示范。(完)

 
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