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苏定强院士:从此时此刻大品种看中夏族民共和

发布时间:2019-11-03 00:48编辑:科技知识浏览(122)

    ■中国科学院院士 苏定强国际天文学联合会第28届大会正在北京召开。中国天文学界自当坚定信心,在开展国际合作的同时,坚持自主发展,再造中国天文学的辉煌。中国近代的科学和技术是向西方学习来的,但是任何一个有自尊心的民族都不会满足于永远跟在先进国家的后面,我们希望有一天能赶上他们,甚至在一些方面超过他们。20世纪,由于日本的侵略、中国国内的战争以及各种政治运动,直到1976年中国大陆仍是贫穷和落后的。但现在情况已完全改变,以迅速崛起的国家经济实力为依托,中国科技正在开创一个新的时代。下面仅以2006年以来中国大陆的情况为例,来看看中国天文学。地面光学红外项目:一、大天区面积多目标光纤光谱望远镜。这是一架创新的反射施密特望远镜,是世界上最大的大视场望远镜,配有4000根光纤。如此大规模的光谱巡天是空前的,当前世界上其他几个项目也在计划这样做。LAMOST已于2008年建成,通过LAMOST的研制,中国已基本具备研制30米级望远镜的能力。二、近地目标巡视望远镜。这是一架口径1米的施密特望远镜。三、新真空太阳望远镜。这是一架口径1米的世界上最大的真空太阳望远镜。四、光学和近红外太阳爆发追踪器。它能同时获得三个波段的单色像。以上这些项目都已建成。 地面射电项目:一、21cm阵。探测中性氢的再电离很可能是观测宇宙学的最后一个前沿,21CMA就是用于此目的的一个射电阵,包括10287个天线,建于中国西部的天山。21CMA已于2007年建成,它是世界上首个开始搜索再电离时期信号的此类型设备。二、厘米和分米波段的像对于研究太阳耀斑和日冕物质抛射至关重要,中国射电日像仪是世界上首个此种类型的新一代仪器,它能同时获得高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的像,将于明年全部建成。三、上海65米全可动射电望远镜将于今年或明年建成,它将是我国通向建造更大的全可动望远镜的桥梁。四、500米口径球面射电望远镜可视为Arecibo型望远镜的一个变种。FAST中主要的创新是反射面板的形状是不断变化的,使照明区域实时保持一个抛物面。FAST将于2016年建成,它将是世界上最大的单口径射电望远镜。空间项目:一、硬X射线调制望远镜的工作能区是1~250keV,它将获得具有高空间分辨率和灵敏度的天图,并有独特的研究具有高光谱分辨率的短时标变源的能力。二、一位中国天文学家通过气球观测的国际合作,发现300~800GeV能段的宇宙射线电子有一个超额,这些电子可能来自暗物质粒子的湮灭,这一发现引起了国际上的广泛关注,中国决定研制一颗名为暗物质粒子探测者的卫星,以进一步探测高能电子和γ射线,预计的性能将优于其他类似的项目。三、深空太阳天文台包括一架1米望远镜,主要用于研究太阳磁场。四、空间变源监视器是中国和法国合作的研究γ暴的项目。五、伽马暴偏振探测项目是由中国领头的一个国际合作项目。以上这些空间项目都将在2014年至2016年间发射。Dome A是南极冰盖的最高处。2005年,中国科考队在人类历史上首次到达该处。南极洲有地面上最好的天文台址。一架口径50cm的第二代中国南极巡天望远镜AST3-1已于今年1月在Dome A安装,它是当前南极洲最大的光学望远镜。面向未来,中国天文学界正励精图治,积极筹划或构思若干新的项目,包括:一、南极天文台,包括第三代中国南极2.5米光学红外望远镜和5米THz望远镜。二、20~30米光学红外望远镜。中国尚无大口径作精测的望远镜,研制这样一架望远镜对中国甚为重要。三、110米全可动射电望远镜。四、大型太阳望远镜。五、南天LAMOST。六、2米空间光学巡天望远镜。七、X射线时变和偏振卫星等。当前,中国在天文学方面还不是最先进的国家之一,但我们正向这个方向迈进。中国有灿烂的古代文明,有最多的人口,已在经济建设上取得了突出成就,中国应当对科学、对人类作出更大的贡献。《中国科学报》 (2012-08-28 A1 要闻)更多阅读中国天文学须“独辟蹊径”第28届国际天文学联合会大会在北京开幕

    (原载于《科技日报》 2018-12-18 20版)

    崔向群院士:我国应发展极大光学/红外望远镜
    苏定强院士:从当前大项目看中国天文学

    看过遥感地图,科学家们确定了300个候选的圆坑,经过实地踏勘,又筛选出80个最圆的。贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的一个圆形洼地——大窝凼,最终从一堆候选者中胜出。

    ■本报记者 郭勉愈在天文研究领域,大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜与一位女科学家的名字连在一起——中国科学院院士崔向群。近日,在第28届国际天文学联合会大会召开前夕,《中国科学报》记者在国家天文台见到了崔向群。崔向群认为,在大型天文仪器研究领域,中国人应该有充分的自信,走自主研发的道路,大力发展极大光学/红外望远镜。崔向群告诉《中国科学报》记者,已建成的LAMOST、南极的AST3和将建的KDUST都是巡天望远镜。我国重视巡天无疑是非常正确的,但与美国和欧洲相比,他们不仅有巡天的望远镜,也有很多精测的望远镜。“中国拥有一架精测的大望远镜是当前最重要的事。建造30米级望远镜不仅对我国天文学的发展有极重要的意义,而且对望远镜技术和相关高技术的发展也有极重要的意义。”首先是30米级望远镜对我国的天文学研究将起到巨大的推动作用。用美国30米望远镜计划的话可以简单地说明:波长0.8微米以上通过自适应光学获得的图像,分辨率、集光量比目前的地面望远镜大得多,也将超过10米以下大口径的空间望远镜,而红外是研究早期宇宙最重要的波段。30米级的极大口径望远镜是通用型的望远镜,除了满足已知的科学目标外,还将有很大的各种新发现的余地。其次,要瞄准国际前沿,保持与西方发达国家相同的水平。目前世界上已有14架8~10米的望远镜,如果下一步我们也造一架同样的望远镜,等10年后造出来的时候,已经落后国际上20~30年了,而且那时8~10米的望远镜对前沿研究来说又显得太小了。“LAMOST研制成功,使我国实现了跨越式的进展。如果我们原地踏步,10年后我们就又落后了!”再次,是我们已经拥有了技术上的可能性。“LAMOST从工程规模上讲是一架8~10米级的望远镜,通过它的研制,我们已经创造性地掌握了极大望远镜的关键技术——主动光学,中国已有能力研制30米级的极大望远镜。”崔向群认为,望远镜核心技术的发展是不可能完全依靠国际合作的。一个典型的例子是,尽管欧洲与美国非常友好,但欧洲南方天文台就是欧洲为了发展天文学、与美国竞争而建立的。欧南台建立之初就建造了3.6米望远镜,到上世纪80年代后期又建造了4架8米VLT,与美国的两架10米Keck望远镜相竞争。现在欧洲又提出超过美国的39米地面光学/红外望远镜的计划,他们的道路值得我们学习。同时,我国已经具备了相应的经济实力。以中国为主建造30米级的望远镜约需50亿元人民币,我国只要能投入25亿元,就可以寻找国际合作伙伴了。如果经费紧张,也可考虑建造一架约20米的大望远镜,造价可降低一半,到2020年建成后将是国际上4架30米级望远镜之一。至于30米望远镜的台址建在何处,崔向群早已作了考虑。她认为,我国西部有可能找到30米望远镜的台址。还有一种方式是通过国际合作将望远镜放到有优良台址的国家。LAMOST项目的成功,使崔向群相信中国人有能力在天文仪器上走出一条自主创新的道路。“长期以来,我们习惯了什么东西一定要外国人先有了我们才能有,其实大可不必。学术界对自己目前已有的好东西要肯定,对自己已有的能力要承认,不能盲目地认为中国人什么都不行,只能靠西方国家发展或总是跟在西方国家后面发展。当然我们也不能盲目自大。”崔向群说,天文学是基础学科,在任何国家要政府投钱相对都不是很容易,那就要求我们必须用最少的钱做出最多、最好的事。“靠什么?靠clever。”天文学和其他学科一样,要走以我为主的发展道路,“现在极大望远镜最重要的技术——主动光学技术已经解决了,通过成功研制LAMOST,我们已站在与发达国家同一个起跑线上,下一步的目标应该是趁热打铁不停步,把30米级极大光学/红外望远镜的工作推动起来”。崔向群也希望这次的国际天文学联合会大会能够对中国天文学发展起到应有的促进作用,“中国天文学会已经成立90年了,加入国际天文学联合会也已77年,这是第一次在中国开会,我们要把握这次机会”。《中国科学报》 (2012-08-22 A1 要闻)

    很快,人们迎来了FAST的好消息。竣工一年后的2017年10月10日,中科院在北京宣布,FAST团队利用位于贵州师范大学的FAST早期科学中心进行数据处理,探测到数十个优质脉冲星候选体,通过系统认证了6颗新脉冲星。其中首个被认证的新脉冲星,是中国望远镜发现的第一颗新脉冲星。

    然而,LAMOST是一台巡天型望远镜,并非通用型望远镜。国内具备成像观测能力的通用型望远镜,最大口径仍然只有2米级。这与世界先进水平存在不小的差距。

    历经20多年的论证、选址和施工建设,竣工后的FAST进入试运行、试调试阶段。处于调试阶段的FAST的采样时间为200微秒,相当于1秒钟采样5000次。

    作为“慧眼”卫星的后续型号,eXTP是由我国科学家发起和主导的重大国际合作空间科学项目,将在黑洞、中子星等的极端引力、极端密度和极端磁场条件下高精度地检验广义相对论、量子色动力学和量子电动力学的基本理论,寻求在重要前沿的物理学新突破。据悉,eXTP将于2025年前后发射升空,有望成为2025—2035年间性能指标国际领先的旗舰级X射线空间天文台。

    2016年9月,有着“中国天眼”之称的FAST竣工,它所在的小镇一下子成为了天文爱好者心目中的圣地。

    出于对重大突破的期待,科学家们都渴望拿到科学卫星的一手数据进行研究,而不是从别人分析过的二手数据中“捡漏”。2017年6月15日, “慧眼”发射升空,架设起中国人自己的空间天文台,我国在空间高能天体物理领域没有自主数据的历史随之结束。借助“慧眼”,科学家将进一步揭开宇宙的神秘面纱。

    1994年年底,中科院北京天文台(现中科院国家天文台)提出,从中国西南无数个喀斯特地貌的凹坑中,选出一个来建大望远镜。这便是“中国天眼”的最初设想。

    LAMOST的建成,突破了天文望远镜大视场与大口径难以兼得的难题,成为目前国际上口径最大的大视场望远镜,是我国光学望远镜研制的又一里程碑,显著提高了我国在大视场多目标光纤光谱观测设备领域的自主创新能力。

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    我国天文学长期落后,很大程度上受制于观测设备。改革开放以后,中国天文学终于迈出追赶的步伐。

    LAMOST是国家重大科学工程之一,它2001年9月开工,2008年10月落成,2010年4月被冠名为“郭守敬望远镜”。

    2016年年底,《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》正式公布,大型光学红外望远镜被列入优先启动的10个项目之一。规划明确提出建设一架12米级口径的光学红外望远镜,具备多目标、暗天体高分辨成像和光谱观测的精测能力。

    发射升空后,历经7个多月的在轨测试阶段,表现优异的“慧眼”于2018年1月30日正式交付使用。在“慧眼”卫星在轨交付投入使用仪式上,卫星系统总设计师潘腾评价道,“慧眼”遨游太空,使我国高能天文研究进入空间观测新阶段,对提高我国在空间科学领域的国际地位和影响力具有重要意义。

    事实上,不只是“慧眼”,我国近年来还发射了“悟空”等多颗空间科学卫星。未来,“慧眼”也不会一个人战斗。2018年3月,中科院宣布启动增强型X射线时变与偏振空间天文台背景型号项目。

    从一个想法,到最终落成,FAST身上凝聚了几代天文人的心血与梦想。1993年,在东京召开的国际无线电科学联盟大会上,包括中国在内的十国天文学家提出建造新一代射电“大望远镜”。科学家们期望,在全球电信号环境恶化到不可收拾之前,能多收获一些射电信号。

    “中国的天文学和其他学科一样,一直非常落后。改革开放以后才有了起步。一批年轻的中国人,包括我自己,走出国门,才知道了什么是近代天文学。尤其明白了,天文学的真谛在于观测。”北京师范大学天文系教授何香涛曾撰文说。

    国家天文台兴隆观测站的郭守敬望远镜

    国家天文台官方资料显示,FAST目前已经探测到69颗优质的脉冲星候选体,其中53颗被证实为新发现的脉冲星。

    “LAMOST的成功,使我们有了在国际上有发言权的观测数据。”何香涛撰文称。

    中科院国家天文台官方资料显示,2018年8月,LAMOST完成了一期巡天,获取光谱数首次超千万量级,成为世界上第一个获取光谱数超千万的光谱巡天项目,为天文学家研究银河系及一般星系的形成与演化提供了有力的基础性数据。

    “中国天眼”FAST:新发现53颗脉冲星

    这是一架大视场兼备大口径新型光学望远镜,有效通光口径为4米,视场角直径为5度,坐落于在中国科学院国家天文台兴隆观测站。

    宇宙浩渺,苍穹无垠,中国在探索之路上未敢停歇。

    正是基于空间科学的重要性,发达国家积极在这一领域谋篇布局。自1960年开始,国外已经发射多颗空间天文卫星或探测器,但中国科学家拿到卫星数据时,往往已经滞后了一年甚至好几年。

    何香涛介绍,改革开放之初,国内只有60公分口径的望远镜。2.16米口径的望远镜直到1990年才造成,就是这台望远镜,使中国科学家发现了超新星和类星体,才算和国际接轨。

    2008年,大视场巡天望远镜大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜落成,它显著提高了我国在大视场多目标光纤光谱观测设备领域的自主创新能力。2016年,500米口径球面射电望远镜竣工,它的到来,使得中国望远镜在寻找新脉冲星的征途上实现了“零的突破”;2017年,硬X射线调制望远镜卫星“慧眼”成功发射,它使我国的天文观测实现了由地面观测到天地联合观测的跨越。

    郭守敬望远镜:口径最大的大视场望远镜

    FAST建成之前,世界上赫赫有名的“大块头”射电天线锅,有德国100米直径的埃菲尔斯伯格和美国305米直径的阿雷西博。和埃菲尔斯伯格望远镜相比,FAST的灵敏度提高了10倍。这意味着,远在百亿光年外的射电信号,FAST也有可能听到。

    科学卫星:架起中国自己的空间天文台

    如果12米级口径光学红外望远镜能够顺利建成,它将使我国光学极限探测能力处于国际领先行列,大幅提升天文观测重大发现的综合能力,同时也为相关领域的前沿研究提供重要支撑。

    爱因斯坦曾经预言,自然科学将逐渐向宏观和微观两个前沿转移。有专家认为,空间科学研究既瞄准宏观的太空和宇宙,又对准微观的粒子和生命起源,无疑是会产生重大科学突破的前沿科学。

    作为我国自主设计研制的首颗X射线天文卫星,“慧眼”有哪些过人的本事?中国科学院高能物理研究所研究员、“慧眼”卫星有效载荷总设计师卢方军介绍,“慧眼”同时具有大探测器面积、宽能谱覆盖和高时间分辨率,在国际上具有独特的研究黑洞、中子星等天体硬X射线快速光变的能力,且是软伽马射线能区国际上面积最大的伽马射线暴监视器,已多次参加对引力波电磁对应体的国际联测。

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