点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地?
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地?

来源:光明网2021-09-20 17:53

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  9月7日,美国科学院网站发布一则消息,面向2022-2032的天文和天体物理十年规划(Decadal Survey)Astro2020,将于2021年秋季发布!这显然是为了安抚无数人焦急期待、甚至惴惴不安的复杂心情。Astro2020是美国历史上第7个十年规划,包括美国国家极大望远镜计划US-ELTP等重大地基天文项目计划,谁能获得优先推荐实施?国际天文界也在拭目以待。对于中国天文界来说,因为深度参与US-ELTP,因此,不再仅仅是美国十年规划的看客而已。

美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地?  

图1. 美国极大望远镜计划US-ELTP的核心,是规划建设一南(智利)一北(夏威夷)两架30米级光学-红外望远镜,即GMT(24.5米,右图)和TMT(30米,左图)

  美国光学天文,传统上富商、巨贾、慈善家及私人基金会,起了巨大的助推作用。如今我们耳熟能详海尔5米望远镜、以及麦哲伦6.5米,以及凯克10米望远镜等等,都隶属于捐赠受益的、少数精英大学或机构,但使用权并不普惠大众,多数大学的天文学者,还是更加期待国有光学天文设备的长足发展。相比于二战之后,受益于国家投入,迅速发展起来的射电天文、空间天文、高能天文等等,国有大型光学设施的缺乏,成为制约美国天文学整体发展的严重瓶颈。上世纪60年代,美国首个十年规划(Ground-Based Astronomy: ATen-Year Program, 1964)关注的焦点是如何规划国有、地基光学实施的发展。之后,经历数个十年规划的助力,美国国立光学天文设施从4米级设备起步,也终于在新世纪初建成了两座8米口径,一南一北分布的双子座天文台,此外,2023年还即将启用鲁宾劳拉(8米)、功能强大的、全景式巡天望远镜,至此,美国国立大型光学设备总算有了新格局。

美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地?

图2. 美国天文十年规划Astrono2020进程(https://www.nationalacademies.org/our-work/decadal-survey-on-astronomy-and-astrophysics-2020-astro2020)

  自上世纪90年代起,光学-红外天文进入地基和空间观测并驾齐驱的时代。多架欧美地基8-10级望远镜,以及空间哈勃望远镜(2.4米)协同配合,令欧美天文学家斩获近年来多天文项诺奖成果,同时也揭示出更多的宇宙谜团,呼唤望远镜的探测能力要有量级上的跨越。即将发射的美国詹姆斯韦伯空间望远镜(6.5米),标志着这个空地探测能力实现量级跨越的、新时代的开端,那么国际上早已名声赫赫的三大地基极大望远镜方案,即美国三十米望远镜TMT(口径30米)、巨麦哲伦GMT(24.5米)和欧洲南方天文台的极大望远镜计划E-ELT(39米),各自起起伏伏,在过去的20年里,的确上演了一场“龟兔”赛跑的“军备”竞争。

美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地? 

图3. 由美国、中国、日本、加拿大和印度五国分工协作建设的三十米光学-红外望远镜TMT。中方相关机构承担了包括望远镜主镜、三镜、激光导星系统和科学仪器及制冷系统的研发任务,如果全部实现,将主要以实物贡献的形式,享有TMT国际天文台10%份额的权益

  受益于慈善家戈登摩尔(Gordon Moore)私人基金会2亿美金的资助,加州理工和加州大学系统启动了TMT项目研发,之后TMT又发展了包括加拿大、日本、中国(国家天文台代表)和印度四个国际合作伙伴,于2014年成立TMT国际天文台(TIO),原计划于2015年在夏威夷大岛破土动工,2025年实现首光。不曾想TMT开工,获得举世关注事件,却成了夏威夷原住民,与地方政府及相关机构历史积怨的爆发点,借机对抗各种行政法令,以争取各种社会利益诉求。TIO组织甚至是夏威夷州政府显然不能一时安抚好夏威夷原住民的情绪,至今,TMT延期开工6年之久,不可避免的造成项目造价的膨胀。

  由美国卡内基科学基金会哈佛大学等发起的GMT计划,虽然发展包括澳大利亚和韩国机构的加盟,而且台址建设在智利也顺利启动,但磨制7面8.4米主镜的工程耗资过大,已几乎耗尽原项目预算。能否于2029年实现首光?还有极大的不确定因素。

美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地?

图4. 巨型麦哲伦望远镜(Giant Magellan Telescope,GMT)是正在建造中的地基极大望远镜

  而于此同时,拥有17个成员国的E-ELT计划正在紧锣密鼓的推进,并预计2027年工程竣工。看来,人类极有可能在南半球智利,首先庆祝地基极大望远镜的竣工。

  无论如何,美国社会也强烈关注,在传统领先的天文优势领域,是否就此输掉这场科技竞赛?

  十年前,由于三十米望远镜TMT(口径30米)和巨麦哲伦GMT(24.5米)项目的激烈竞争,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,而且正因为这个原因,优先级被排在第三位。规划报告要求,国家基金会,要从TMT和GMT两个GSMT望远镜方案中,二择其一,在私人基金和国际伙伴资金的基础上,投入占比1/4的联邦资金,使美国大众天文学家,可以分享相应比例的望远镜机时。要知道美国TMT和GMT分别所代表的两大天文势力,有着上百年的竞争、对立的关系,他们也别发展了巨型望远镜的独家技术,让他们融合出一个方案几乎不可想象。

  在巨型望远镜时代,美国完全依仗私人资金的传统不可能延续。2018年前后,在NSF及其所属的、美国大学天文研究联盟(即AURA,其旗下管理运行国立光学天文台NOAO)的促成下、以及在所有国际伙伴成员的敦促下,TMT和GMT两大项目及其背后的加州理工学院和卡内基天文台,终于化解了百年恩怨,形式上联合起来,与升级NOAO组成光学红外国家实验室(NOIRLab),多措并举,形成了美国极大望远镜计划US-ELTP项目提案,提交Astro202l论证,以期通过业界的权威规划推荐,最终获得联邦基金的加持。

美国天文十年规划呼之欲出,国家极大望远镜计划能否落地?

图5. 美国国家基金会旗下,由全美大学天文研究联盟(公司)AURA管理的国立光学天文台NOAO系统,分布在美国亚利桑那、夏威夷和智利等天文台的4-8米光学-红外望远镜设施

  可想而知,US-ELTP提案,即使在前期私募和国际合作伙伴协议贡献的基础上,还将耗资20亿美元,除了空间项目不说,与此同时,地基射电、引力波等天文方向,也有呼声很高大项目,因此Astro2020的优先推荐次序,是US-ELTP能否最终落地的关键!

  TMT作为US-ELTP计划的核心组成,国家天文台所领导的中方团队已经有超过10年的研发投入。TMT经历了两个十年规划的“洗礼”,“时”和“势”都发生了巨变,科学和技术已经不再是科学大装置建设充分决定因素。科学与文化融合,充分尊重原住民权益的社会和解策略已经深入人心,加上复杂的国际局势,中方参与TMT计划的最终走向还要取决于中美双边政府的态度。无论如何,新一代极大望远镜建设,是关乎人类命运共同体事业的“星”征程,我们期待它能在中美双边踏实落地!

  作者简介:薛随建,国家天文台巡天观测和三十米望远镜研发团组首席研究员,TMT国际天文台执行理事,TMT中方项目经理。2013-2020期间担任国家天文台主管科研和国际合作事务的副台长。

  文稿编辑:赵宇豪

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 庆祝人民空军成立77周年无人机光影表演在长春上演

  • 承古开新 西安有章

独家策划

推荐阅读
2026文化科技产业发展论坛9日在湖南长沙开幕,在论坛现场,2026文化科技融合十大典型案例以及20个创新案例发布。
2026-11-10 01:40
访客随手拿起一张,掏出手机或用现场扫码器扫一扫二维码,技术亮点、应用场景、项目负责人信息等全部跃然眼前。厚重的专利卷宗、深奥的学术论文,就这样化作产业人士可以快速读懂的内容。
2026-11-10 01:40
镜头这边,是华东政法大学研支团的黄祖维、常秩豪、杨朗;镜头那头,是云南普洱景东华政附属三合麦地小学的小学生,和新疆喀什巴楚县第二中学的初高中生。500多个孩子,隔着屏幕看进博。这是华政研支团连续第五年开展“云端看进博”,3位讲师刚结束一年支教,曾站在这两处山乡讲台,如今是进博会的“小叶子”。
2026-11-10 02:00
事实上,这并不是镜片行业一次偶然的“乱”。这背后,是标准的缺失与监管模糊地带的长久存在。眼镜虽小,却关乎几亿人的明亮“视”界。近视防控镜片行业信任的“标尺”,不仅应尽快立起来,更要立得牢。
2026-11-10 01:40
那时,一封薄薄的书信从江苏昆山寄到钱七虎手中,寄信人叫李珍珍,一个还在读中学的女孩。她不是钱七虎的亲孙女,而是他在家乡昆山资助的第一个孩子。
2026-11-10 01:40
11月10日,第九届进博会将落下帷幕。25年前的11月10日,多哈的一声木槌宣告中国加入世界贸易组织。25年前,中国拥抱世界市场;25年后,世界共享中国市场。这个特殊的日子,标注出中国与世界关系的深刻变迁。
2026-11-10 02:00
美国国家航空航天局(NASA)近日确认,“尼尔·格雷尔斯·斯威夫特天文台”(以下简称“雨燕”)已于美国东部时间11月4日7时39分(北京时间4日20时39分),在印度尼西亚北苏门答腊地区上空再入地球大气层。NASA表示,10月20日,“雨燕”的轨道高度已下降至约275公里,无法再稳定维持科学观测所需的姿态,任务团队随后结束了其运行。
2026-11-09 10:11
携程研究院分析师方泽茜也用“花香自有蝶飞来”作出注解——入境“科技游”火热,正是中国制造与科技创新能力向外溢出,落到旅游消费的直接体现。在方泽茜看来,“科技游”为青少年搭建起连接知识与兴趣的桥梁,“社交打卡+文化沉浸”的科技场景,精准契合他们的偏好。
2026-11-09 10:11
大型邮轮被誉为造船工业“皇冠上的明珠”。继2023年11月“爱达·魔都号”华丽亮相,11月6日,第二艘国产大型邮轮“爱达·花城号”在上海交付,船型体量更大,配套设备更先进,船体也更加秀美。
2026-11-09 10:11
近日,产自宁夏银川市贺兰县盐碱水域的湖蟹经厦门中转,顺利运抵马来西亚吉隆坡国际机场。这是宁夏活蟹获得出口资质后的首单自营出口,宁夏盐碱特色水产品自此正式进入海外市场。
2026-11-09 10:10
”中国原子能科学研究院副研究员孙伟介绍,“日冕加热”问题不仅是当代天文学的未解之谜,也是国际研究的前沿热点问题之一。在实验室里摸清日冕的加热机制,有助于摸准太阳的“脾气”,进一步提升空间天气预报模型的准确度,为相关设备预留更充裕的防护时间。
2026-11-09 10:10
11月,在山东建筑大学,虽已回到校园,但建筑电气与智能化专业学生王凡的思绪却总回到千里之外的青海金银滩草原。今年夏天,他作为山东赴海北暑期交流实习队伍的一员,在青海海北藏族自治州海晏县应急管理局实习了两个月。
2026-11-06 09:49
11月5日,“雪龙2”号极地科考破冰船在海南三亚南山港科考码头进行停靠补给并举行公众开放日活动。图为“雪龙2”号极地科考破冰船。
2026-11-06 09:48
恒星的亮度并非恒定不变,有的会突然变亮,有的会骤然变暗,变化快的,几分钟内便完成一轮明暗变化。臧伟呈表示,这项巡天的初始科学目标,是用微引力透镜方法搜寻地球到火星质量级别的流浪行星。
2026-11-06 09:47
作者:庄伟光、吴源(分别系广东省政府文史研究馆馆员、省社科院研究员,广东省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员;农文旅融合,不是农业做背景、文化贴标签、旅游凑项目的简单叠加,而是生产要素的创造性重组。
2026-11-06 09:45
河北邯郸曲周县,昔日“春天白茫茫,夏天水汪汪”的盐碱荒滩,经一代代耕耘者科技赋能、接续改良,已从亩产“一背篓”迈向“绿色吨半粮”的高产田。丰收之外,耕耘者持续探索生态友好耕作模式,改良土壤、养护地力,跳出单一追求高产的思维模式,稳步迈向可持续稳产增收之路。
2026-11-06 09:44
一组膜材料样品刚完成溶剂耐受性测试,教师第一党支部书记李卫星招呼大家把椅子一拢,在实验台旁围坐一圈,开始学习党的二十届五中全会精神。譬如,分离膜是芯片、生物医药领域的关键材料,下一步,我们要抓紧攻关,把国产替代做出来……”  “攻克‘卡脖子’难题,离不开良好的科研风气。
2026-11-06 09:42
此次研究旨在将结构知识融入大规模序列学习,同时保持模型在不同结构与功能任务中的适应性和泛化能力。中国科大生物医学工程学院博士朱河勤为论文第一作者,该校教授周少华和特任研究员熊鹏为该文章共同通讯作者。
2026-11-05 09:18
创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。习近平总书记指出,“着眼发展新质生产力,强化科技创新和产业创新深度融合,建设具有国际竞争力的现代化产业体系”。
2026-11-05 04:25
每年这个时节,乌镇处处都会涌动着创新的生机与活力——由于世界互联网大会乌镇峰会的约定,各方宾客带来最前沿的技术、最先进的成果、最领先的思想,让这里成为世界观察中国数字发展、中国参与全球数字治理的窗口。
2026-11-05 04:25
加载更多