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陳建生:“世界最大”光學望遠鏡該怎么建,我和崔向群院士的分歧
關鍵字: 光學望遠鏡陳建生中國天文學界正積極籌備建設一架口徑12米的通用光學-紅外天文望遠鏡 (LOT),近期圍繞著12米望遠鏡的設計,國內(nèi)天文界展開了激烈的討論,也有很多科學家表達了自己的意見。特別是中國科學院院士陳建生一份4000多字的長信引爆了中國天文圈。
據(jù)《知識分子》報道,中國天文學界對于如何建造“12米望遠鏡”一事,分歧早已存在。陳建生和崔向群只不過是各自陣營的代表人物。他們的背后都有強力的支持者。
這封信,原為陳建生回應“院條財局”(指中國科學院條件保障與財務局)的要求——“溝通關于12米望遠鏡”而準備的“一份書面意見”?,F(xiàn)在已經(jīng)公開于網(wǎng)上。
原文如下(部分內(nèi)容有刪節(jié)):
曹局,
接到院條財局通知,你要和我溝通關于12 米望遠鏡的事,我因在醫(yī)院不能離開,故準備了一份書面意見,供你參考。如需要進一步溝通, 可再聯(lián)系。
陳建生
我們和崔向群的分歧
1. 為了解決圍繞12 米望遠鏡問題的分歧, 我們必須深刻分析分歧的本質(zhì),只有弄清這個問題,才能從根本上找到解決的辦法。
2. 我們和崔的分歧本質(zhì)是技術路線和科學路線的分歧,是大科學工程由技術導向還是科學導向的分歧 ?
3. 在技術路線上,我們認為12 米望遠鏡是一項極其困難,極其挑戰(zhàn)的項目,是因為這個項目要在海拔5000 米以上極其艱難、惡劣的條件下建設極其精密、極其宏偉的工程,是因為這個工程要在5 年時間,有限經(jīng)費下建成, 尤其是因為我國在建設望遠鏡方面, 特別是大型望遠鏡方面極其缺乏經(jīng)驗,缺乏人才。我國在通用型望遠鏡建造的最大望遠鏡是2.16 米望遠鏡,即使這樣小的望遠鏡,在當時就不是一個先進的望遠鏡。 建造口徑最大的專用望遠鏡LAMOST, 也不是非常成功的望遠鏡, 它的有效通光口徑是4 米, 但其性能不及美國SLOAN 的 2.5 米望遠鏡。 從這樣的基礎一下跳躍到12 米,可以想像會有多大的風險!
4. 因此,我們的技術路線是要盡可能采用國際上最成熟的技術。 國際上已建成的超過10 臺10 米級望遠鏡無一不是采用3-鏡系統(tǒng),因此國際上積累了大量的正面和反面的經(jīng)驗,吸取、消化這些寶貴經(jīng)驗可以最大可能保證我們成功建成12 米望遠鏡。采用成熟技術,保證工程成功是全世界大工程所尊守的最基本的原則!
5. 與我們的技術路線完全相反的是崔向群的技術路線, 她要的是標新立異,國外搞3-鏡系統(tǒng),我就要搞4-鏡系統(tǒng), 以表示我們有“創(chuàng)新”, 這種“創(chuàng)新”不是為了帶來更多的技術或科學上的效益(這點我在下面分析) 是為‘創(chuàng)新’而‘創(chuàng)新’,是為媒體宣傳, 是迎合當前時髦的‘民族自尊心’。
6. 崔向群的錯誤技術路線有兩方面原因。
一方面, 錯誤地估計了中國建造望遠鏡的能力。她負責建造了LAMOST,如上所說, 這臺望遠鏡并不是很成功的望遠鏡, 但媒體的夸大宣傳,使她自認為她是國際上的大權(quán)威, 這可從她多次在公
開場合自己說自己是大權(quán)威為證。實際上中國在建造望遠鏡上與國際的差距是非常大,美國人在70 年前就造出性能非常好的5 米望遠鏡(至今還有許多重要科學產(chǎn)出),而我們到現(xiàn)在建造的最大通用型望遠鏡是2.16 米,在大望遠鏡建造上許多重大技術突破都是國際上的,如主動光學, 薄鏡面, 拼接技術, 自適應光學,這些都是現(xiàn)代巨型望遠鏡革命性飛躍的核心技術。
另一方面原因是蘇定強和崔向群一直希望通過在12 米望遠鏡的建造為自己樹碑立傳,這是個人原因。所以堅持要標新立異。
7. 在科學路線上,蘇定強和崔向群錯誤地對國際天文發(fā)展的判斷。
他們兩人是搞技術的,不是搞天體物理,他們武斷地認為國際上30米級望遠鏡建成后,12 米望遠鏡的地位就下降, 所以要建主焦點大視場照相機,做光度和光譜巡天。這個分析是錯誤的。中國已不需要用12 米望遠鏡做大視場光度巡天, 因為國家已立項,在2022 年左右發(fā)射空間站,其中最重要的載荷就是2 米巡天望遠鏡, 在光度巡天方面,一臺2 米空間望遠鏡要遠超過12 米的地面望遠鏡,(因為空間望遠鏡的像質(zhì)是0.15 角妙,而12 米地面望遠鏡的像質(zhì)是1 角秒,來自天光背景的噪聲差40 倍,再加上地面天光背景比空間亮至少1 個星等,合在一起噪聲要高過5 個星等,像質(zhì)更沒法比)。在多目標光譜方面, 正在起動的在夏威夷優(yōu)質(zhì)臺址上建造10 米口徑專用光譜巡天望遠鏡, 我國12 米望遠鏡主焦點根本沒有競爭力, 更何況,巨額花費,10 年工期, 以及使用上帶來的許多復雜問題(見后面)。
8. 我們和崔向群的另一個重大分歧是大科學工程誰來導向 ?是技術導向還是科學需求導向 ? 我們一直堅持大科學工程要以科學需求為導向,技術要服從科學,不是技術人員說要造什么樣的望遠鏡就造
什么樣的望遠鏡, 為此,天文大科學中心從一開始就成立科學委員會和科學小組,邀請國內(nèi)100 多位在一線工作的中國天文界精英討論、制定12 米望遠鏡的科學定位。但崔向群等人是要科學服從技術,由技術來為科學定位,典型如要搞主焦點大視場巡天,再如,科學上我們認為3-鏡系統(tǒng)更能滿足科學需求,光效率高,使用又方便, 但崔向群從技術上要標新立異,堅持要搞光效率低,使用又不方便的4-鏡系統(tǒng)。 我們堅決反對12 米望遠鏡由技術人員來定位科學和技術凌駕一切的路線。
9. 錯誤的技術路線和錯誤的科學路線導致蘇定強、崔向群錯誤的望遠鏡方案。他們的主要錯誤有三點:
一, 把望遠鏡設計的非常復雜,望遠鏡安排4 個焦點: 主焦點,萊焦, 卡焦和折軸焦點,面面具到,不是有所為有所不為。 這樣勢必增加技術復雜性,增加風險,增加經(jīng)費,增加工期,而對主要科學目標和技術性能并沒有帶來好處。
二,把主焦點大視場作為望遠鏡的亮點。
錯誤地認為30 米望遠鏡建成之后, 12 米望遠鏡沒有地位, 因此要把主焦點大視場作為望遠鏡亮點。 我在前面已說過,主焦點大視場并不能給12 米望遠鏡帶來科學上的競爭力,而主焦點大視場照相機是技術上非常復雜, 耗錢耗時的工程,根據(jù)日本8 米望遠鏡主焦點項目負責人的估計,中國12 米望遠鏡的主焦點照相機需要耗時10年,耗資5 億美元,而且照相機加上多光纖定位系統(tǒng)是一個龐大系統(tǒng),更換焦點工作非常困難, 這對多功能望遠鏡要經(jīng)常更換焦點工作會帶來操作上的巨大困難。盡管崔向群也表示主焦點照相機不作為第一期工程,但望遠鏡設計保留主焦點發(fā)展的可能性。這就要求望遠鏡的主鏡焦比f/數(shù)要大過f/1.6, 比不留主焦點f/1.2 的鏡筒長很多, 鏡筒長, 就增加圓頂?shù)某叽纾蟠笤黾訄A頂造價。
三. 采用4-鏡系統(tǒng)。
4-鏡系統(tǒng)最大優(yōu)點是在萊焦上20 角分視場可以獲得好設計像質(zhì),這對于沒有大氣影響的空間望遠鏡是絕對必要, 但在地面觀測受大氣抖動影響,星像是由地面seeing 決定, 無論3-鏡還是4-鏡得到的像質(zhì)都一樣,因此沒有好處, 而其缺點是顯著的, 增加一面鏡子就要增加反射損失, 更重要的是4-鏡系統(tǒng)里最后一面反射鏡(M4)中央要開洞,會進一步損失光, 而且視場越大洞就開的大, 損失光就越多,因此為了少損失光,要多做幾個M4, 以便觀測不同視場用不同大小的洞的M4, 這增加費用,還增加觀測上的不方便, 另外開洞的M4 會產(chǎn)生衍射,這種衍射在使用exAO (一種使光軸上的星像達到光學衍射極限的觀測)就會嚴重影響光軸附近高空間分辨、高亮度對比的觀測,如對系外行星直接成像觀測,而這是12 米望遠鏡極其重要的科學目標。
此外, 由于增加一面鏡子,還帶來許多其他的不利, 如增加鏡筒長度, 從而增加圓頂造價, 占據(jù)了傳統(tǒng)卡焦位置,從而犧牲了配置效率最高的科學儀器的可能等等。
10. 在同國際專家合作方面的分歧。
我們認為(如前所說),由于建造12 米望遠鏡是一項極其艱難的工程, 而我們又缺乏經(jīng)驗,我們必須采取開放的態(tài)度,與國際同行專家討論, 認真聽取他們的建議,因此需要組織國際專家顧問小組,事實證明這些專家對我們的幫助是真誠的, 但崔向群認為這些專家是別有用心, 用她的話“他們不搞4-鏡系統(tǒng), 也不讓我們搞, 生怕我們超過他們”, 對于請國外專家更被崔認為是“賣國行為”,是“洋奴”, 在改革開放的今天,還居然有這樣的排外思想!
坦率地說,中國天文界,包括整個科技界沒有人真正了解像12米口徑這樣大望遠鏡的技術,包括我自己,雖然做過觀測,但10 米級望遠鏡也沒碰過, 我雖然大體上對望遠鏡還能說一些話, 但望遠鏡的具體技術我也是不懂。 在中國開國內(nèi)望遠鏡專家評審會是一個笑話!只能是形式,走過場。
11. 采用什么樣的光學系統(tǒng)本來是一個學術問題, 完全可以通過學術討論來解決, 但崔對不贊成她的方案的人,扣帽子,把學術問題變成政治問題,到處告狀, 并離開大科學中心的領導自己組織一些外行,片面宣傳4-鏡系統(tǒng),進行投票,造成多數(shù)支持的假像,向科學院施加壓力。
12. 關于指責華中科技大學沒有資質(zhì)資格,馬冬林資歷淺問題。
發(fā)改委大科學工程立項程序規(guī)定,進入后選的項目必須有300 字的介紹,發(fā)給全國招標,并沒有要求應標單位資質(zhì),工業(yè)生產(chǎn)有資質(zhì)問題, 科學研究要什么資質(zhì)?當年愛因斯坦提出相對論時不過是計
量局的小職員, 何況,華中科技大是一所實力非常雄厚的大學。 馬冬林沒有資歷說,當年崔向群從德國回國時,還沒拿到博士學位,就被委以LAMOST總工程師重任,要說資歷還不如現(xiàn)在馬冬林的資歷,何況馬冬林只不過提光學設計方案, 又沒有做總工程師。用人不拘一格。有大學介入不是一件很好的事嗎?不是有利于科學院強調(diào)的院校合作嗎?
13. 我們一直希望南京天光所能夠在12 米建造方面起重要作用,希望他們能根據(jù)科學需求提出3-鏡方案供選擇, 但他們一直堅持不提3-鏡方案,7.10 評審會院條財局本來要求南京天光所朱永田在會上分別提3-鏡與4-鏡方案, 結(jié)果還是沒提,報告變成崔向群和梁明的一邊倒報告。
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