作者:张巧玲 来源:科学时报 发布时间:2010-2-10 9:38:41
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科学时报:望远镜发展托起中国天文学未来
 
400年前,伽利略首次使用望远镜进行天文观测,这给天文学发展提供了前所未有的机遇,近代天文学由此开始,也因为如此,2007年12月召开的第26届联合国大会,将2009年定为国际天文年。在国际天文年中,一系列与望远镜相关的天文年活动在各地开展,将世人的目光都吸引到望远镜的发展上。回顾2009年我国天文学的发展,望远镜的建设也成为人们最为关注的部分。
 
2009年6月4日,我国大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(英文简称LAMOST)项目在中国科学院国家天文台兴隆观测基地顺利通过国家发改委组织的国家竣工验收。这是目前国际上口径最大的大视场望远镜和光谱获取率最高的望远镜。
 
在2009年即将结束的时候,我国目前口径最大的1米/1.2米施密特型近地天体望远镜于12月26日也通过验收鉴定。据悉,该望远镜主要用于搜寻靠近地球的近地天体,它填补了我国小行星监测网的空白,因此被称为护卫地球安全的“千里眼”。
 
此外,我国关于望远镜的各种国际合作项目也在如火如荼地开展。
 
作为天文学发展的基本手段,望远镜的新一轮发展是否将给中国天文学的发展奠定新的基础,让中国天文学发展迎来新的发展机遇。带着疑问,记者采访了相关专家。
 
接力棒传给天文观测学家
 
回顾2009年中国天文学界最令人关注的事件,应该非LAMOST莫属。中国科学院院士陈建生在接受《科学时报》记者采访时说:“LAMOST是中国望远镜制造史上的里程碑。”
 
主动光学发明人、国际著名天文光学专家Ray Wilson在评价LAMOST时也认为:“LAMOST包括了最先进的现代望远镜技术的每一个方面。”
 
据悉,从上世纪60年代到80年代,我国研制了一批天文观测设备,为我国的天文学提供了重要的观测条件,这些观测设备至今仍是我国天文观测的主力。1989年,我国研制成功2.16米光学望远镜,曾被誉为中国天文学发展史上的一个里程碑,它使我国的天文光谱观测研究走出了银河系,由光度测量发展到光谱观测,一大批天文仪器专家和天体物理学家从中得以成长。
 
遗憾的是,我国的望远镜建造水平仍与发达国家有较大差距。在我国2.16米光学望远镜研制成功仅4年后,美国就成功研制了10米望远镜。
 
中国望远镜需要有新的发展。就在2.16米光学望远镜研制成功后,中科院院士王绶琯在考虑中国望远镜下一步发展时,瞄准中国应当发展20世纪50年来被世界天文学家都推崇的大视场兼大口径天文望远镜。
 
“这种特殊的望远镜,能带动中国望远镜技术和主动光学技术实现飞跃式发展。”中国科学院院士苏定强接受《科学时报》采访时介绍。
 
经过多年的技术攻关,2009年6月4日LAMOST终于研制成功并通过国家竣工验收,一时举世瞩目。
 
苏定强认为,LAMOST的研制规模和技术难度与目前国际上最大的8~10米级光学望远镜相当,主要关键技术处于国际领先水平,为我国研制极大口径望远镜打下了坚实基础。
 
事实上,LAMOST正是目前世界上最大的大视场望远镜,其焦面上设置4000根光纤,已超过美国。在科学上突破了天体光谱观测的瓶颈,实现了大规模光谱观测的开拓,成为最有威力的光谱巡天望远镜,为大视场、大样本天文学研究提供了有利的工具。
 
不过在当前,天文学家更为关注的是,中国天文学家究竟能否利用LAMOST作出世界一流的研究成果。
 
“因为接力棒已由天文望远镜专家传到了天文观测学家手中。”LAMOST总工程师、中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所所长、中国科学院院士崔向群说。
 
国家天文台研究员、LAMOST项目总经理赵永恒介绍,LAMOST建成后已进入试观测阶段。至今,每个观测夜能获得1万多条光谱。预计从2011年开始,LAMOST将进行第一轮大规模巡天,大约将持续5到6年时间。
 
苏定强认为:“今后,中国天文观测人员和理论研究人员可利用LAMOST获取的第一手观测资料,作出众多重要的天体物理观测成果。”
 
国际合作正积极拓展
 
任何一个望远镜的研制成功都不是终点,而恰恰是新发展的起点。王绶琯打了这样一个比喻:“载人航天成功了,做飞船、火箭的是一批人,航天员是另一批人,这两批人都要继续努力下去。”其中,做飞船的人是指天文望远镜专家,航天员是指观测天文学家。这句话意指天文望远镜专家不要等到观测的科学成果出来后才开始研制下一个望远镜,而应该接着为下一代望远镜开始奋斗,为天文不断开路。
 
如果说从上世纪60年代一直到2.16米望远镜的时代是强调自力更生、自主研制的时代,从研制LAMOST开始,则进入了自主创新与国际合作相结合的时代。当今望远镜的研制在坚持自主创新研制的同时,已离不开国际合作。不过,对于如何开展国际合作,目前国内的天文学家有着两种完全不同的意见。
 
其中,一类观点是主张中国积极参与由美国加州大学和加州理工学院牵头的30米巨型光学/红外望远镜(TMT)计划。
 
就在记者采访陈建生时,由TMT董事会派出的4名科学家正在中国进行考察,并就TMT合作事宜与中方进行磋商。
 
陈建生介绍,30米望远镜计划是目前国际上正在开展的3个大型望远镜项目之一。“中国正在申请参与这项国际合作计划(目前已有加拿大和日本参加),如能成功,这将是我国天文学有史以来最大的国际合作项目”。
 
据悉,TMT是目前世界上正在研制的最大的天文望远镜之一,其灵敏度要比哈勃高100多倍,能够捕捉到130亿光年外的宇宙景象,清晰度也是哈勃望远镜的十几倍。陈建生介绍,利用TMT的高分辨率和清晰度,可观测到遥远行星的大气光谱。如果存在生命,光谱会有所不同:如果发现有水蒸气、二氧化碳或甲烷光谱,就有可能确定生命的存在。中国通过参加TMT的国际合作可以进一步推动中国望远镜技术的发展,同时也有助于中国作出世界一流的天文学研究成果。
 
另一部分天文学家则认为,中国通过成功研制LAMOST,已有能力开展以中国为主导的国际合作、建30米望远镜,他们建议,中国也应积极制定望远镜方面的国际合作计划。
 
“无论是从推动中国望远镜技术的发展来看,还是从推动中国天文学发展的角度看,我更希望中国制定自己的30米望远镜计划。”苏定强认为。
 
崔向群认为,开展以中国为主导的30米望远镜计划能使中国在国际合作中获得更多的科学和技术上的利益。
 
目前,与TMT国际合作项目一样,一个由中国科学家提出的望远镜国际合作项目——南极天文台的建设项目也备受瞩目。从2005年初我国南极科考队首次登上南极内陆冰盖最高点(冰穹A)开始,崔向群等科学家开始倡导在南极冰穹A开展天文研究工作。2008年1月,中国自行研制的首台南极小望远镜阵CSTAR成功安装在南极内陆冰穹A,用于天文观测。
 
崔向群向本报记者透露,在2010年底2011年初,AST3望远镜(3架50厘米/68厘米改良的施密特望远镜)中的第一架也将被安装到南极,并开展试观测。最终,中国希望能在南极尽快建立有天文大设备的南极天文台。届时,将在南极建一个5米的太赫兹望远镜(即亚毫米波望远镜)和2.5米的光学/红外望远镜。对这一项目,研究人员也希望能呼吁世界各国天文学家的参与,共同推动项目的发展。
 
除此之外,崔向群等也正积极参与呼吁另一新的国际合作项目,即在南半球的智利也建一台LAMOST望远镜,与中国已建成的LAMOST一起,实现全天球光谱巡天。目前,这一呼吁已经得到美国和欧洲天文台的响应。
 
从目前来看,尽管两类观点仍存有分歧,但可以看出,双方关于需要开展广泛的国际合作已达成共识。陈建生说:“今天的天文观测设备已和30年前在规模上有本质的区别。30年前的天文观测设备可以靠一国之力完成,今天的大型天文观测设备,其造价之昂贵、技术之先进、系统之复杂、地面设备之苛刻,已非一国之力所能完成。甚至,其获得的海量科学数据的分析与研究,也非一个国家的科学家所能完成,需要各国科学家共同开发使用。”
 
莫让人才匮乏成瓶颈
 
望远镜的发展无疑带给了中国天文学新的希望,对于中国天文学的未来发展,许多人都充满期待。苏定强认为:“现代天文望远镜的发展是中国天文学发展的又一次重要机遇,它将给我国科学家提供一个做世界一流工作的平台。”
 
然而不得不承认的是,中国天文学发展的道路仍不平坦,如果要问目前制约中国天文学发展的关键因素究竟在哪里,几个采访对象不约而同给出的答案是:人才。
 
崔向群认为,天文学发展所涉及的人才可以分为3类:天文理论研究人才、搞天文观测的实测人才和进行天文仪器研制的工程技术人才。其中,随着LAMOST等一系列望远镜项目的建设、建成,大批的天文仪器研制的工程技术人才逐渐成长起来,然而与之伴随的是,搞天文观测的实测人才短缺的矛盾也逐渐凸显出来。
 
这一点赵永恒颇有感触。他给记者算了一笔账:中国科学院大科学装置专家组核定认为,要保证LAMOST的正常运转至少需要62名人员,其中,懂实测的人员应占到20%左右。
 
赵永恒说,所谓“懂实测”就是既要对天文实测非常熟悉,也要对数据处理,数据分析,仪器的标定、改正、观测条件十分熟悉。而截至目前,LAMOST项目的研究人员虽已有40余人,根据中国科学院大科学装置专家组核定的比例,实测人员应有10名左右,但目前实际他们只有六七名。
 
“如果不能有效解决人才紧缺问题,它必将成为中国天文学未来发展的重要瓶颈。”崔向群说。
 
陈建生也一直关注着天文人才的建设问题。他认为:“我国天文人才在质和量方面都远不能满足中国天文事业发展的需要,仅美国Sloan巡天这样一个项目投入的人才就几乎相当于我国全部的天文人才,而Sloan巡天仅是美国众多项目中一个规模及投资都不大的项目。”
 
陈建生进一步指出,天文人才不够,其实就是天文教育发展不够。他同样给记者算了一笔账:目前,我国只有北京大学、南京大学、北京师范大学、中国科技大学等4个大学真正有天文系。以北京大学为例,其天文系每年招收本科生30人左右,博士研究生10人左右,而天文系的教师只有9名。其本科生目前都处于供不应求的状态。
 
“天文的队伍实在太小。”陈建生说。我国天文队伍分布也不合理,主要集中在中科院各天文台,“合理的布局应当是:科学院天文研究机构以建设、发展和运转国家级大型观测设备为主,天文课题研究应当散布在各个大学,与人才培养结合起来”。
 
不过,陈建生认为,无论是开展望远镜项目的国际合作,还是我国自主地进行望远镜研制,都将推动我国天文人才队伍的建设。
 
赵永恒介绍,LAMOST建完以后的紧迫任务是建立运行队伍。目前,他们主要采取两种方式解决LAMOST的人才不足问题:一是从国内培养的天文人才中选拔;其次就是从国外引进相关人才。国家天文台已准备设立一个以LAMOST冠名的博士后工作站,吸引国际上有相关经验、在博士期间做过天文观测的人来LAMOST做博士后。
 
《科学时报》 (2010-2-10 A1 要闻)
 
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