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陳建生:“世界最大”光學(xué)望遠(yuǎn)鏡該怎么建,我和崔向群院士的分歧
關(guān)鍵字: 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡陳建生中國(guó)天文學(xué)界正積極籌備建設(shè)一架口徑12米的通用光學(xué)-紅外天文望遠(yuǎn)鏡 (LOT),近期圍繞著12米望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì),國(guó)內(nèi)天文界展開(kāi)了激烈的討論,也有很多科學(xué)家表達(dá)了自己的意見(jiàn)。特別是中國(guó)科學(xué)院院士陳建生一份4000多字的長(zhǎng)信引爆了中國(guó)天文圈。
據(jù)《知識(shí)分子》報(bào)道,中國(guó)天文學(xué)界對(duì)于如何建造“12米望遠(yuǎn)鏡”一事,分歧早已存在。陳建生和崔向群只不過(guò)是各自陣營(yíng)的代表人物。他們的背后都有強(qiáng)力的支持者。
這封信,原為陳建生回應(yīng)“院條財(cái)局”(指中國(guó)科學(xué)院條件保障與財(cái)務(wù)局)的要求——“溝通關(guān)于12米望遠(yuǎn)鏡”而準(zhǔn)備的“一份書(shū)面意見(jiàn)”?,F(xiàn)在已經(jīng)公開(kāi)于網(wǎng)上。
原文如下(部分內(nèi)容有刪節(jié)):
曹局,
接到院條財(cái)局通知,你要和我溝通關(guān)于12 米望遠(yuǎn)鏡的事,我因在醫(yī)院不能離開(kāi),故準(zhǔn)備了一份書(shū)面意見(jiàn),供你參考。如需要進(jìn)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(yuǎn)鏡問(wèn)題的分歧, 我們必須深刻分析分歧的本質(zhì),只有弄清這個(gè)問(wèn)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(shù)路線(xiàn)和科學(xué)路線(xiàn)的分歧,是大科學(xué)工程由技術(shù)導(dǎo)向還是科學(xué)導(dǎo)向的分歧 ?
3. 在技術(shù)路線(xiàn)上,我們認(rèn)為12 米望遠(yuǎn)鏡是一項(xiàng)極其困難,極其挑戰(zhàn)的項(xiàng)目,是因?yàn)檫@個(gè)項(xiàng)目要在海拔5000 米以上極其艱難、惡劣的條件下建設(shè)極其精密、極其宏偉的工程,是因?yàn)檫@個(gè)工程要在5 年時(shí)間,有限經(jīng)費(fèi)下建成, 尤其是因?yàn)槲覈?guó)在建設(shè)望遠(yuǎn)鏡方面, 特別是大型望遠(yuǎn)鏡方面極其缺乏經(jīng)驗(yàn),缺乏人才。我國(guó)在通用型望遠(yuǎn)鏡建造的最大望遠(yuǎn)鏡是2.16 米望遠(yuǎn)鏡,即使這樣小的望遠(yuǎn)鏡,在當(dāng)時(shí)就不是一個(gè)先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡。 建造口徑最大的專(zhuān)用望遠(yuǎn)鏡LAMOST, 也不是非常成功的望遠(yuǎn)鏡, 它的有效通光口徑是4 米, 但其性能不及美國(guó)SLOAN 的 2.5 米望遠(yuǎn)鏡。 從這樣的基礎(chǔ)一下跳躍到12 米,可以想像會(huì)有多大的風(fēng)險(xiǎn)!
4. 因此,我們的技術(shù)路線(xiàn)是要盡可能采用國(guó)際上最成熟的技術(shù)。 國(guó)際上已建成的超過(guò)10 臺(tái)10 米級(jí)望遠(yuǎn)鏡無(wú)一不是采用3-鏡系統(tǒng),因此國(guó)際上積累了大量的正面和反面的經(jīng)驗(yàn),吸取、消化這些寶貴經(jīng)驗(yàn)可以最大可能保證我們成功建成12 米望遠(yuǎn)鏡。采用成熟技術(shù),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(shù)路線(xiàn)完全相反的是崔向群的技術(shù)路線(xiàn), 她要的是標(biāo)新立異,國(guó)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(lái)更多的技術(shù)或科學(xué)上的效益(這點(diǎn)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(dāng)前時(shí)髦的‘民族自尊心’。
6. 崔向群的錯(cuò)誤技術(shù)路線(xiàn)有兩方面原因。
一方面, 錯(cuò)誤地估計(jì)了中國(guó)建造望遠(yuǎn)鏡的能力。她負(fù)責(zé)建造了LAMOST,如上所說(shuō), 這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡并不是很成功的望遠(yuǎn)鏡, 但媒體的夸大宣傳,使她自認(rèn)為她是國(guó)際上的大權(quán)威, 這可從她多次在公
開(kāi)場(chǎng)合自己說(shuō)自己是大權(quán)威為證。實(shí)際上中國(guó)在建造望遠(yuǎn)鏡上與國(guó)際的差距是非常大,美國(guó)人在70 年前就造出性能非常好的5 米望遠(yuǎn)鏡(至今還有許多重要科學(xué)產(chǎn)出),而我們到現(xiàn)在建造的最大通用型望遠(yuǎn)鏡是2.16 米,在大望遠(yuǎn)鏡建造上許多重大技術(shù)突破都是國(guó)際上的,如主動(dòng)光學(xué), 薄鏡面, 拼接技術(shù), 自適應(yīng)光學(xué),這些都是現(xiàn)代巨型望遠(yuǎn)鏡革命性飛躍的核心技術(shù)。
另一方面原因是蘇定強(qiáng)和崔向群一直希望通過(guò)在12 米望遠(yuǎn)鏡的建造為自己樹(shù)碑立傳,這是個(gè)人原因。所以堅(jiān)持要標(biāo)新立異。
7. 在科學(xué)路線(xiàn)上,蘇定強(qiáng)和崔向群錯(cuò)誤地對(duì)國(guó)際天文發(fā)展的判斷。
他們兩人是搞技術(shù)的,不是搞天體物理,他們武斷地認(rèn)為國(guó)際上30米級(jí)望遠(yuǎn)鏡建成后,12 米望遠(yuǎn)鏡的地位就下降, 所以要建主焦點(diǎn)大視場(chǎng)照相機(jī),做光度和光譜巡天。這個(gè)分析是錯(cuò)誤的。中國(guó)已不需要用12 米望遠(yuǎn)鏡做大視場(chǎng)光度巡天, 因?yàn)閲?guó)家已立項(xiàng),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(yuǎn)鏡, 在光度巡天方面,一臺(tái)2 米空間望遠(yuǎn)鏡要遠(yuǎn)超過(guò)12 米的地面望遠(yuǎn)鏡,(因?yàn)榭臻g望遠(yuǎn)鏡的像質(zhì)是0.15 角妙,而12 米地面望遠(yuǎn)鏡的像質(zhì)是1 角秒,來(lái)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(gè)星等,合在一起噪聲要高過(guò)5 個(gè)星等,像質(zhì)更沒(méi)法比)。在多目標(biāo)光譜方面, 正在起動(dòng)的在夏威夷優(yōu)質(zhì)臺(tái)址上建造10 米口徑專(zhuān)用光譜巡天望遠(yuǎn)鏡, 我國(guó)12 米望遠(yuǎn)鏡主焦點(diǎn)根本沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力, 更何況,巨額花費(fèi),10 年工期, 以及使用上帶來(lái)的許多復(fù)雜問(wèn)題(見(jiàn)后面)。
8. 我們和崔向群的另一個(gè)重大分歧是大科學(xué)工程誰(shuí)來(lái)導(dǎo)向 ?是技術(shù)導(dǎo)向還是科學(xué)需求導(dǎo)向 ? 我們一直堅(jiān)持大科學(xué)工程要以科學(xué)需求為導(dǎo)向,技術(shù)要服從科學(xué),不是技術(shù)人員說(shuō)要造什么樣的望遠(yuǎn)鏡就造
什么樣的望遠(yuǎn)鏡, 為此,天文大科學(xué)中心從一開(kāi)始就成立科學(xué)委員會(huì)和科學(xué)小組,邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)100 多位在一線(xiàn)工作的中國(guó)天文界精英討論、制定12 米望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)定位。但崔向群等人是要科學(xué)服從技術(shù),由技術(shù)來(lái)為科學(xué)定位,典型如要搞主焦點(diǎn)大視場(chǎng)巡天,再如,科學(xué)上我們認(rèn)為3-鏡系統(tǒng)更能滿(mǎn)足科學(xué)需求,光效率高,使用又方便, 但崔向群從技術(shù)上要標(biāo)新立異,堅(jiān)持要搞光效率低,使用又不方便的4-鏡系統(tǒng)。 我們堅(jiān)決反對(duì)12 米望遠(yuǎn)鏡由技術(shù)人員來(lái)定位科學(xué)和技術(shù)凌駕一切的路線(xiàn)。
9. 錯(cuò)誤的技術(shù)路線(xiàn)和錯(cuò)誤的科學(xué)路線(xiàn)導(dǎo)致蘇定強(qiáng)、崔向群錯(cuò)誤的望遠(yuǎn)鏡方案。他們的主要錯(cuò)誤有三點(diǎn):
一, 把望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)的非常復(fù)雜,望遠(yuǎn)鏡安排4 個(gè)焦點(diǎn): 主焦點(diǎn),萊焦, 卡焦和折軸焦點(diǎn),面面具到,不是有所為有所不為。 這樣勢(shì)必增加技術(shù)復(fù)雜性,增加風(fēng)險(xiǎn),增加經(jīng)費(fèi),增加工期,而對(duì)主要科學(xué)目標(biāo)和技術(shù)性能并沒(méi)有帶來(lái)好處。
二,把主焦點(diǎn)大視場(chǎng)作為望遠(yuǎn)鏡的亮點(diǎn)。
錯(cuò)誤地認(rèn)為30 米望遠(yuǎn)鏡建成之后, 12 米望遠(yuǎn)鏡沒(méi)有地位, 因此要把主焦點(diǎn)大視場(chǎng)作為望遠(yuǎn)鏡亮點(diǎn)。 我在前面已說(shuō)過(guò),主焦點(diǎn)大視場(chǎng)并不能給12 米望遠(yuǎn)鏡帶來(lái)科學(xué)上的競(jìng)爭(zhēng)力,而主焦點(diǎn)大視場(chǎng)照相機(jī)是技術(shù)上非常復(fù)雜, 耗錢(qián)耗時(shí)的工程,根據(jù)日本8 米望遠(yuǎn)鏡主焦點(diǎn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的估計(jì),中國(guó)12 米望遠(yuǎn)鏡的主焦點(diǎn)照相機(jī)需要耗時(shí)10年,耗資5 億美元,而且照相機(jī)加上多光纖定位系統(tǒng)是一個(gè)龐大系統(tǒng),更換焦點(diǎn)工作非常困難, 這對(duì)多功能望遠(yuǎn)鏡要經(jīng)常更換焦點(diǎn)工作會(huì)帶來(lái)操作上的巨大困難。盡管崔向群也表示主焦點(diǎn)照相機(jī)不作為第一期工程,但望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)保留主焦點(diǎn)發(fā)展的可能性。這就要求望遠(yuǎn)鏡的主鏡焦比f(wàn)/數(shù)要大過(guò)f/1.6, 比不留主焦點(diǎn)f/1.2 的鏡筒長(zhǎng)很多, 鏡筒長(zhǎng), 就增加圓頂?shù)某叽纾蟠笤黾訄A頂造價(jià)。
三. 采用4-鏡系統(tǒng)。
4-鏡系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)是在萊焦上20 角分視場(chǎng)可以獲得好設(shè)計(jì)像質(zhì),這對(duì)于沒(méi)有大氣影響的空間望遠(yuǎn)鏡是絕對(duì)必要, 但在地面觀測(cè)受大氣抖動(dòng)影響,星像是由地面seeing 決定, 無(wú)論3-鏡還是4-鏡得到的像質(zhì)都一樣,因此沒(méi)有好處, 而其缺點(diǎn)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(kāi)洞,會(huì)進(jìn)一步損失光, 而且視場(chǎng)越大洞就開(kāi)的大, 損失光就越多,因此為了少損失光,要多做幾個(gè)M4, 以便觀測(cè)不同視場(chǎng)用不同大小的洞的M4, 這增加費(fèi)用,還增加觀測(cè)上的不方便, 另外開(kāi)洞的M4 會(huì)產(chǎn)生衍射,這種衍射在使用exAO (一種使光軸上的星像達(dá)到光學(xué)衍射極限的觀測(cè))就會(huì)嚴(yán)重影響光軸附近高空間分辨、高亮度對(duì)比的觀測(cè),如對(duì)系外行星直接成像觀測(cè),而這是12 米望遠(yuǎn)鏡極其重要的科學(xué)目標(biāo)。
此外, 由于增加一面鏡子,還帶來(lái)許多其他的不利, 如增加鏡筒長(zhǎng)度, 從而增加圓頂造價(jià), 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(xué)儀器的可能等等。
10. 在同國(guó)際專(zhuān)家合作方面的分歧。
我們認(rèn)為(如前所說(shuō)),由于建造12 米望遠(yuǎn)鏡是一項(xiàng)極其艱難的工程, 而我們又缺乏經(jīng)驗(yàn),我們必須采取開(kāi)放的態(tài)度,與國(guó)際同行專(zhuān)家討論, 認(rèn)真聽(tīng)取他們的建議,因此需要組織國(guó)際專(zhuān)家顧問(wèn)小組,事實(shí)證明這些專(zhuān)家對(duì)我們的幫助是真誠(chéng)的, 但崔向群認(rèn)為這些專(zhuān)家是別有用心, 用她的話(huà)“他們不搞4-鏡系統(tǒng), 也不讓我們搞, 生怕我們超過(guò)他們”, 對(duì)于請(qǐng)國(guó)外專(zhuān)家更被崔認(rèn)為是“賣(mài)國(guó)行為”,是“洋奴”, 在改革開(kāi)放的今天,還居然有這樣的排外思想!
坦率地說(shuō),中國(guó)天文界,包括整個(gè)科技界沒(méi)有人真正了解像12米口徑這樣大望遠(yuǎn)鏡的技術(shù),包括我自己,雖然做過(guò)觀測(cè),但10 米級(jí)望遠(yuǎn)鏡也沒(méi)碰過(guò), 我雖然大體上對(duì)望遠(yuǎn)鏡還能說(shuō)一些話(huà), 但望遠(yuǎn)鏡的具體技術(shù)我也是不懂。 在中國(guó)開(kāi)國(guó)內(nèi)望遠(yuǎn)鏡專(zhuān)家評(píng)審會(huì)是一個(gè)笑話(huà)!只能是形式,走過(guò)場(chǎng)。
11. 采用什么樣的光學(xué)系統(tǒng)本來(lái)是一個(gè)學(xué)術(shù)問(wèn)題, 完全可以通過(guò)學(xué)術(shù)討論來(lái)解決, 但崔對(duì)不贊成她的方案的人,扣帽子,把學(xué)術(shù)問(wèn)題變成政治問(wèn)題,到處告狀, 并離開(kāi)大科學(xué)中心的領(lǐng)導(dǎo)自己組織一些外行,片面宣傳4-鏡系統(tǒng),進(jìn)行投票,造成多數(shù)支持的假像,向科學(xué)院施加壓力。
12. 關(guān)于指責(zé)華中科技大學(xué)沒(méi)有資質(zhì)資格,馬冬林資歷淺問(wèn)題。
發(fā)改委大科學(xué)工程立項(xiàng)程序規(guī)定,進(jìn)入后選的項(xiàng)目必須有300 字的介紹,發(fā)給全國(guó)招標(biāo),并沒(méi)有要求應(yīng)標(biāo)單位資質(zhì),工業(yè)生產(chǎn)有資質(zhì)問(wèn)題, 科學(xué)研究要什么資質(zhì)?當(dāng)年愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論時(shí)不過(guò)是計(jì)
量局的小職員, 何況,華中科技大是一所實(shí)力非常雄厚的大學(xué)。 馬冬林沒(méi)有資歷說(shuō),當(dāng)年崔向群從德國(guó)回國(guó)時(shí),還沒(méi)拿到博士學(xué)位,就被委以LAMOST總工程師重任,要說(shuō)資歷還不如現(xiàn)在馬冬林的資歷,何況馬冬林只不過(guò)提光學(xué)設(shè)計(jì)方案, 又沒(méi)有做總工程師。用人不拘一格。有大學(xué)介入不是一件很好的事嗎?不是有利于科學(xué)院強(qiáng)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(xué)需求提出3-鏡方案供選擇, 但他們一直堅(jiān)持不提3-鏡方案,7.10 評(píng)審會(huì)院條財(cái)局本來(lái)要求南京天光所朱永田在會(huì)上分別提3-鏡與4-鏡方案, 結(jié)果還是沒(méi)提,報(bào)告變成崔向群和梁明的一邊倒報(bào)告。
標(biāo)簽 望遠(yuǎn)鏡-
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