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extremly(extremely的意思)
望远镜,宇宙,天文台extremly(extremely的意思)
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
不同于E-ELT和TMT共同采用的主镜拼接方案,GMT坚持走大镜面合成路线——24.5米的主镜由7块直径8.4米的圆形镜子组合而成,也同时需要相应数目的变形镜副镜,技术挑战颇具个。GMT由美国卡内基天文台联合美国、澳大利亚、韩国和巴西的多家机构共同建设,台址位于智利拉斯坎帕斯(Las Campanas),曾经计划于2029年先使用7块镜面中的4块开始首光观测。
考虑到天文学所面临的诸多悬而未决的巨大科学挑战,三架望远镜各具特色的功能,并没有任何冗余,它们的建设和相继使用,将汇聚全球的科学、技术与智慧,使人类以一个前所未有的清晰视野观测深邃而广袤的宇宙,努力寻找终极答案。
03 艰难的合作30米量级的望远镜为我们描绘的天文学未来是美好的,但越来越高的造价和技术挑战、运行要求使得望远镜的建造过程充满各种艰辛和努力。与早期望远镜可以主要由独家赞助不同,30米级的望远镜造价将在10亿美元以上,单一的个人、基金会、机构,甚至是国家都难以承担,集中全人类的资金、技术和智慧开展国际共建,成为了一种普遍需求和通行方式。
有了欧洲南方天文台(ESO)这种国际协约组织的优势,E-ELT得以集中了几乎全欧洲的科技力量,而美国却提出了GMT和TMT两个望远镜计划。难道不是共同做一个更快、更经济、更容易成功吗?人们对此感到困惑。
问题也许在于卡内基天文台和加州理工学院可以追溯到海尔望远镜时期的百年恩怨史。2000年,30米望远镜计划刚刚提出的时候,卡内基和加州理工也曾试图联合起来,但长时间的紧张关系使得那次尝试如泡沫般脆弱地破裂了,甚至加剧了相互之间的敌意。
后来两者在截然不同的技术路线(一个是数百小镜面拼接,一个是个位数的大镜面组合)上各自越走越远,融合也变得越来越不可能。十年前,美国Astro2010委员会认为有限的联邦资源只可能支持一个巨型拼接望远镜(GSMT)计划,要求TMT和GMT融合未果后,GSMT被排在第三位(≈基金没中,也没有金主买单!),这对于资金不足的两大望远镜项目皆是一大打击。
一山不容二虎,除非能够互补。GMT和TMT其实有颇多互补之处,比如各自分布在不同的经度和纬度,天区既可互补又有重合,非常有利于时域天文开展同时观测或接力观测;两者的仪器可以互补;两大望远镜建设方的全球合作机会互补;以及更多的观测时间等等。
最终在各方努力下,TMT、GMT与美国国家科学基金会NSF旗下的NOIRLab联合组成了US-ELTP(The United States Extremely Large Telescope Program,美国甚大望远镜计划),重新杀回战场,并因天文界对大望远镜的深切渴望而终于获得最优先推荐(≈基金中了!)。
NSF的资助,将为美国天文学家换来两大望远镜25%的观测时间(或者一台的50%)——真是令人羡慕嫉妒恨。
GMT和TMT联合可覆盖全部天区,中间深色为双方重合部分。图片来源:TMT International Observatory
04 中国的参与在三大下一代30米级望远镜中,TMT对于中国的天文学界具有非同一般的意义。这是中国天文学家第一次参与世界顶尖的下一代光学天文观测设备的建造,有望改变多年来我国只有2米级通用望远镜,落后国际水平数十年的尴尬地位。
中科院国家天文台联合多家院内科研机构和大学,2009年开始参与TMT合作。从国家天文台等天文机构和大学的科学支持,到南京天光所的主镜子镜制备、长春光机所的第三镜全系统研发、理化所的激光器和科学仪器冷却系统、光电所的激光导星系统,再到多家科研单位参与的第一代科学仪器宽视场光学光谱仪等等(国际分工见下图)。这些实物研发是我方对TMT10%份额投资的主要部分,使我们在TMT建设中占据重要地位,也为我国自主发展光学大口径设备积累技术储备和经验。
30米望远镜(TMT)建设国际分工图
值得强调的是,中国相关科研机构自主参加TMT项目并未在国家层面上立项,各个参与单位实际上是“自带干粮”参与国际竞争与合作。未获立项的主要原因之一,是TMT在美国也并未在层面“立项”(按照美国传统,主要由科研机构和基金会支持),而现在NSF的加入,相信一定有助于扫除这一障碍。
自2016年以来,即使国际形势急剧变化,也没能阻挡TMT技术研发和中美之间天文科学和技术的合作,在参加Astro2020评议的US-ELT实施计划书中,TMT项目部分也包括了几乎所有中方团队的技术元素。从美国极大望远镜计划获得优先推荐,到TMT可以进行现场开工建设,依然有段艰难的路程。
对中国团队来说,一方面要紧跟TMT技术研发进度,保障显著的技术贡献度;另一方面还要借力Astro2020的东风,加快TMT项目在国内的立项步伐。所有这些工作,面临的挑战都是前所未有的,但目的只有一个:最终实现TMT国际天文台的合作建设,让中国天文学家和国际天文学家一起,引领人类继续那令人心驰神往的探索和发现之旅:太阳系之外的宜居世界,星系成长的驱动之源,宇宙生态系统的新物理……以及更令人神往的“未知的未知”。
作者简介
沈志侠
博士,现为国家天文台副研究员,三十米望远镜项目组成员。主要研究方向为恒星和星团。
薛随建
博士,国家天文台研究员、原副台长。TMT-中国项目经理TMT董事会董事、科学咨询委员会委员。主要研究方向为星系和星系团。
冯麓
博士,现为国家天文台副研究员,三十米望远镜项目组成员。主要研究方向为自适应光学系统,钠激光导星技术及相应的天文观测方法。
本文到此结束,希望对大家有所帮助呢。
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