薛隨建介紹TMT項(xiàng)目國(guó)際分工。孫自法攝

薛隨建介紹TMT項(xiàng)目運(yùn)行效果示意圖。孫自法攝

　　作為平方公里陣射電望遠(yuǎn)鏡(SKA)七大創(chuàng)始成員國(guó)之一，中國(guó)同另六國(guó)幾天前已共同簽署SKA天文臺(tái)公約，標(biāo)志著國(guó)際大科學(xué)工程SKA建設(shè)迎來重要里程碑。

　　曾兼任SKA科學(xué)和技術(shù)咨詢委員會(huì)成員的中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)薛隨建研究員近日接受中新網(wǎng)記者專訪，對(duì)這一進(jìn)展頗感欣慰，并希望以此為契機(jī)，推動(dòng)中國(guó)團(tuán)隊(duì)作為創(chuàng)始成員參與的下一代巨型光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡——三十米望遠(yuǎn)鏡(TMT)國(guó)際合作計(jì)劃，能盡快獲得國(guó)家層面立項(xiàng)支持，推動(dòng)中國(guó)天文研究在光學(xué)望遠(yuǎn)鏡領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越發(fā)展。

　　TMT是一臺(tái)什么樣的天文望遠(yuǎn)鏡

　　薛隨建現(xiàn)任TMT國(guó)際天文臺(tái)理事會(huì)成員、科學(xué)委員會(huì)成員和中國(guó)項(xiàng)目部(CTMT)經(jīng)理。他介紹說，TMT是一臺(tái)地基、光學(xué)/紅外、主鏡直徑為30米的下一代旗艦級(jí)望遠(yuǎn)鏡，總造價(jià)約18億美元，將建于世界頂級(jí)天文觀測(cè)臺(tái)址的夏威夷莫納克亞峰。按照目前情況推算，TMT大約將在2028年左右完成全部主體及第一代科學(xué)儀器建設(shè)，開始首光觀測(cè)，成為開創(chuàng)地基光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的下一個(gè)時(shí)代、主宰未來數(shù)十年光學(xué)天文觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡之一。

　　TMT主鏡比標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)還要大得多，鏡面采用492面1.44米的六角形非球面子鏡精密拼接而成，不同于最新一代射電望遠(yuǎn)鏡的反射面精度要求大約分米級(jí)，光學(xué)的TMT鏡面加工精度需要達(dá)到10的負(fù)七次方米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲直徑的百分之一。TMT還集成自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)并配有激光導(dǎo)星星陣生成發(fā)射子系統(tǒng)，其集光能力10倍于凱克望遠(yuǎn)鏡，分辨率10倍于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡。

　　經(jīng)過天文界接力觀測(cè)研究，2.5米口徑望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹，10米級(jí)望遠(yuǎn)鏡證明宇宙在加速膨脹，未來30米級(jí)望遠(yuǎn)鏡又會(huì)帶來什么？薛隨建表示，TMT確定以探索“兩暗一黑三起源”(暗物質(zhì)、暗能量、黑洞及致密天體、宇宙起源、天體起源、生命起源)為科學(xué)目標(biāo)，可望揭示暗物質(zhì)與暗能量的本質(zhì)、探測(cè)宇宙最早形成的天體、觀測(cè)黑洞的形成與生長(zhǎng)、尋找系外類地行星和地外生命特征等，天文學(xué)幾乎所有研究領(lǐng)域都將從中受益。

　　中國(guó)為什么要參與TMT項(xiàng)目合作

　　薛隨建指出，在射電天文領(lǐng)域，中國(guó)已自主建成FAST(500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡)，并正式簽約SKA天文臺(tái)國(guó)際合作，但在光學(xué)天文領(lǐng)域，中國(guó)當(dāng)前最大口徑4米的郭守敬望遠(yuǎn)鏡(大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，LAMOST)只是特殊功能光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，10米級(jí)綜合性能光學(xué)望遠(yuǎn)鏡也還是空白，與國(guó)際先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)，亟需通過國(guó)際合作迎頭趕上，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。

　　而根據(jù)目前觀測(cè)，天文學(xué)家已提出宇宙起源與演化的大致理論圖景，而驗(yàn)證這些理論，窮究宇宙的本質(zhì)、緣起和演化，需要更大30米級(jí)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。美國(guó)和歐洲都在緊鑼密鼓地規(guī)劃和研發(fā)下一代地基超大型30米級(jí)光學(xué)/紅外望遠(yuǎn)鏡，主要包括TMT、24.5米口徑巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡(GMT)和39米口徑歐洲極大望遠(yuǎn)鏡(ELT)這3個(gè)項(xiàng)目。

　　薛隨建介紹說，中國(guó)天體物理發(fā)展戰(zhàn)略專家委員會(huì)通過委托天文儀器與國(guó)際合作工作組對(duì)3個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研、評(píng)估、比較，最終選擇并正式推薦中國(guó)參加最符合國(guó)情、最有利天文學(xué)發(fā)展的TMT項(xiàng)目。2009年2月，該委員會(huì)通過關(guān)于中國(guó)參與TMT國(guó)際合作的決議，強(qiáng)調(diào)參與TMT國(guó)際合作是關(guān)系到中國(guó)21世紀(jì)天文學(xué)發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策，是本世紀(jì)一次不可錯(cuò)過的機(jī)會(huì)，對(duì)中國(guó)天文學(xué)以及其他相關(guān)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。隨后，中科院國(guó)家天文臺(tái)、長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所、光電技術(shù)研究所聯(lián)合成立TMT國(guó)際合作工作推進(jìn)委員會(huì)。

　　他認(rèn)為，中國(guó)通過參與TMT國(guó)際合作，科學(xué)上將按投資比例分享觀測(cè)時(shí)間，為幾代天文學(xué)家躋身國(guó)際前沿、取得科學(xué)突破提供機(jī)遇；技術(shù)上可學(xué)習(xí)與分享國(guó)際大型光機(jī)設(shè)備研發(fā)與先進(jìn)制造的綜合經(jīng)驗(yàn)；人才與管理方面可與國(guó)際一流隊(duì)伍并肩發(fā)展頂級(jí)大科學(xué)裝置，享有TMT管理和運(yùn)行的平等權(quán)利，學(xué)習(xí)先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)。所有這些收益，也將為中國(guó)未來在本土建設(shè)運(yùn)行大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡奠定重要基礎(chǔ)。

　　此外，TMT座落于北半球，亦可銜接LAMOST和FAST，更好研究揭示暗物質(zhì)與暗能量的本質(zhì)、探測(cè)第一代天體、理解大質(zhì)量黑洞的形成與生長(zhǎng)、描繪系外行星系統(tǒng)形貌特征等天文學(xué)前沿課題。

　　中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)“萬事俱備，只欠東風(fēng)”

　　薛隨建說，歷經(jīng)觀察員、研發(fā)伙伴、簽署科學(xué)共同體總協(xié)議和發(fā)起成立TMT國(guó)際天文臺(tái)(TIO)，中科院國(guó)家天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)，與美國(guó)加州大學(xué)、加州理工學(xué)院、日本國(guó)立天文臺(tái)一起成為TMT創(chuàng)始成員，印度科技部和加拿大國(guó)家研究委員會(huì)則是之后加入。

　　在中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)參與項(xiàng)目進(jìn)程中，也得到中國(guó)科技界的積極響應(yīng)與支持：2009年9月，中國(guó)光學(xué)事業(yè)奠基人王大珩等19位院士致信國(guó)務(wù)院提出關(guān)于參與TMT國(guó)際合作項(xiàng)目的建議；2011年6月，14位中國(guó)工程院院士聯(lián)名建議積極參與TMT國(guó)際合作項(xiàng)目；2011年10月，科技部組織召開“中國(guó)參與國(guó)際天文大科學(xué)工程專家論證會(huì)”，專家組認(rèn)為TMT方案合理可行，對(duì)中國(guó)參與SKA和TMT都予以強(qiáng)烈推薦；2013年12月，《中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展報(bào)告》明確提出“中國(guó)正式成為TMT國(guó)際科學(xué)計(jì)劃主要合作伙伴”；2015年9月，全國(guó)天文領(lǐng)域同行專家對(duì)“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目建議天文領(lǐng)域的8項(xiàng)建議進(jìn)行咨詢?cè)u(píng)議，TMT位列第一；2016年6月，TMT國(guó)際合作項(xiàng)目在北京舉行的中美大學(xué)天文合作高峰論壇被重點(diǎn)討論，希望TMT能夠成為中美大學(xué)天文合作平臺(tái)。

　　中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)包括11個(gè)科研院所和7所大學(xué)參與TMT科學(xué)探索、技術(shù)研發(fā)，承擔(dān)TMT10%任務(wù)份額，其中研發(fā)實(shí)物貢獻(xiàn)率不低于70%。中國(guó)爭(zhēng)取到的TMT核心任務(wù)包括拼接鏡面子鏡單元制備、巨型能動(dòng)科學(xué)轉(zhuǎn)向鏡全系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造、激光器與激光導(dǎo)星系統(tǒng)、科學(xué)儀器寬視場(chǎng)光學(xué)光譜儀和紅外成像光譜儀的多個(gè)子任務(wù)、科學(xué)儀器制冷系統(tǒng)、第二代科學(xué)儀器高分辨率光學(xué)光譜儀和中紅外成像光譜儀等。

　　目前，TMT各國(guó)際伙伴均積極推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)，中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)的技術(shù)實(shí)力和研發(fā)方案得到國(guó)際認(rèn)可，實(shí)物貢獻(xiàn)研發(fā)取得重要進(jìn)展：非球面子鏡制備方面，利用已有設(shè)備和兩塊1.1米的實(shí)驗(yàn)鏡，預(yù)應(yīng)力環(huán)拋非球面鏡批量制備技術(shù)路線得到驗(yàn)證并通過國(guó)際評(píng)估，正在開展5米環(huán)拋機(jī)和全口徑預(yù)應(yīng)力加載及檢測(cè)裝置的研發(fā)，以用于全尺寸子鏡的磨制；微妙脈沖鈉導(dǎo)星激光器項(xiàng)目已分別在中外多個(gè)天文臺(tái)進(jìn)行多次外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，工程化樣機(jī)研制已經(jīng)開始。

　　薛隨建指出，到2018年底，中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)包括實(shí)物研發(fā)貢獻(xiàn)已投入超過1億元人民幣，中國(guó)參與TMT國(guó)際合作堪稱是“萬事俱備，只欠東風(fēng)”，這個(gè)“東風(fēng)”就是在國(guó)家層面盡快立項(xiàng)，以推動(dòng)將TMT國(guó)際合作列為中國(guó)重大國(guó)際科技合作計(jì)劃，授權(quán)中科院國(guó)家天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)履行TMT協(xié)議承諾、推進(jìn)實(shí)物貢獻(xiàn)研發(fā)，對(duì)中國(guó)TMT團(tuán)隊(duì)后續(xù)項(xiàng)目給予穩(wěn)定和持續(xù)的政策支持與經(jīng)費(fèi)投入，樹立中國(guó)負(fù)責(zé)任大國(guó)形象并有效保障TMT項(xiàng)目中國(guó)權(quán)益。

　　剛剛結(jié)束的中國(guó)兩會(huì)上，李克強(qiáng)總理在2019年政府工作報(bào)告中明確提出的“擴(kuò)大國(guó)際創(chuàng)新合作”“進(jìn)一步提高基礎(chǔ)研究項(xiàng)目間接經(jīng)費(fèi)占比，開展項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)使用‘包干制’改革試點(diǎn)，不設(shè)科目比例限制，由科研團(tuán)隊(duì)自主決定使用”等備受科技界關(guān)注。對(duì)此，薛隨建呼吁，相關(guān)科技創(chuàng)新政策特別是“包干制”改革，能在TMT國(guó)際合作項(xiàng)目上進(jìn)行試點(diǎn)示范。