1.什么是EAST望遠鏡?
答:EAST是Expending Aperture Segmented Telescope的縮寫,中文名叫6-8米口徑成長型通用光學望遠鏡。建成后它將是東半球最大口徑的通用型光學望遠鏡,將為我國天文事業發展和全球科技進步作出重要貢獻。
2.為什么要建EAST望遠鏡?
答:1. 科學目的和價值
天文學是觀測驅動的科學,在我國國家科技、戰略和社會發展中有著不可替代的作用。大型天文望遠鏡是體現一個國家科技發展水平的重要標志。除太空望遠鏡外,國際上在光學波段取得主要天文發現的主力軍是8-10米的地面望遠鏡,這些大型光學望遠鏡都建在西半球。在東半球的亞洲境內建設一臺6-8米口徑的通用光學望遠鏡將改變中國缺乏大型光學望遠鏡的現狀,大幅提高中國光學天文的觀測能力,并為即將發射的中國空間站巡天空間望遠鏡CSST和已建成的中國天眼FAST等其他波段望遠鏡的后隨光學觀測提供必要條件。
2. 建設目標
在2024-2030年期間,擬分兩期盡快建成亞洲境內口徑最大的6-8米成長型拼接鏡面通用光學望遠鏡。為我國天文學家在從行星到恒星、從星系到宇宙的天文學研究中取得世界一流的科學發現提供急需的觀測條件保障。它的建成將極大提升中國在國際天文學界的影響力,并為中國未來建設更大口徑地面光學望遠鏡以及發射大型空間拼接望遠鏡積累寶貴經驗。
3. 公共價值
6-8米成長型通用光學望遠鏡EAST可能成為國內首個全民可參與建設的大科學工程,將應用各項技術使建設全過程公開透明,這將成為我國科學史上的一個重大事件。亞洲最大口徑的EAST望遠鏡建成后無疑將取得無數的科學發現,也將面向公眾開展各類天文活動(如天文科學節、天文論壇等),推動天文科學的普及。參與募資的公眾將具有強烈自豪感和參與感,并會持續關注自己參與建設的大型天文望遠鏡。
3.如何建設EAST望遠鏡?
答:1. 技術路線
我們選擇國內已有成熟技術基礎(如LAMOST望遠鏡)的多子鏡拼接鏡面方式來建設6-8米成長型通用光學望遠鏡EAST。6米鏡的主鏡由中心18塊尺寸為1.44米的六角形子鏡組成,以后將在6米鏡的主鏡外圍再加上18塊子鏡組成8米鏡。相比整鏡面的國外6米到8米的光學望遠鏡,建造速度塊且價格要低。光學系統采用經典的R-C系統,包含卡塞格林焦點和耐氏米斯焦點。將配備多樣化的終端儀器,如成像相機、光譜儀、偏振儀等。
2. 進度安排
EAST望遠鏡將分兩期共7年建設。第一期(前5年,2024-2028)建成6米望遠鏡,含中心18塊子鏡,鏡面尺寸約6米(5.766.24米),通光口徑為5.5米,配備成像相機、中低分辨率光譜儀等儀器。第二期(后2年,2029-2030)建成8米望遠鏡,在6米望遠鏡主鏡外圍再加18塊子鏡,鏡面尺寸約8米(7.928.73米),通光口徑為7.8米,配備高分辨率光譜儀、偏振儀等儀器和自適應光學系統。
3. 建設資金
正在多渠道尋求建設資金支持。我們在國內和美國注冊的北京大學教育基金會均已完成“天文學項目”(Astronomy Program)的立項,已啟動對本項目的捐贈支持(如您有捐贈意向,敬請聯系pkuastronomy@pku.edu.cn)。我們還在國內開啟了公募捐款渠道,請訪問 https://www.gyufc.org/pc-gyufc/module/sj/project/detail.html?id=1224#detailTab=0 了解參與。
4.為什么建在青海冷湖?
答:我們擬在青海省海西州冷湖鎮賽什騰山建設EAST望遠鏡。
臺址對發揮EAST望遠鏡的科學能力非常重要,其自然基礎參數和后勤、交通等支撐條件都是關鍵因素。冷湖是我國在青藏高原上發現的優質天文臺址之一。綜合考量地理位置、交通和后勤支撐條件,冷湖優勢明顯。此外,國際上優秀的臺址和大型光學望遠鏡基本處于西半球,青藏高原的臺址和建設的大型設備在作出重要天文發現的地理位置上有獨特優勢,對時域天文和暫現爆發源目標的觀測極其重要。冷湖的光學天文觀測條件非常突出,各項參數媲美國際一流臺址,有望建成東半球最大的光學天文臺。(見發表于《自然》的文章,https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z)
5.EAST望遠鏡性能參數如何?與國外同類型6-10米望遠鏡的比較及關鍵技術和國產化率情況如何?
答:EAST望遠鏡主鏡最大口徑達到8米,由36塊子鏡拼接而成;建成后將是亞洲最大的地基天文望遠鏡;最大視場30角分,工作波段從光學波段延伸到紅外(0.38-2.4微米),望遠鏡設置了耐焦和卡焦兩個焦點,可配置高分辨光譜儀、偏振儀和光學、近紅外成像光譜儀等多種科學儀器。總體來說,EAST不但能填補國內空白,從成像質量、視場、觀測極限星等上可與國際同類6-10米望遠鏡媲美,在部分單元技術和新技術應用上將躍居國際前列。其關鍵技術部署包括:在國內實現共相拼接技術在望遠鏡上的常規運用;國際先進的自主研發的高精度非球面子鏡磨制技術;大慣量高精度望遠鏡跟蹤技術;國產短波紅外探測器在地面天文終端首次應用。在滿足技術要求的條件下,EAST望遠鏡將盡可能采用性能優良的國產器件和設備,預計國產化率達到85%以上。
6.EAST望遠鏡為什么要采用拼接鏡面而不是單體鏡面?
答:EAST望遠鏡最大口徑將達到8米,單體的8米鏡面已經接近人類目前大型光學玻璃研制的極限,為保證鏡面面型精度,單塊的8米口徑鏡面重量很大,成本很高。上世紀90年代建成的Keck望遠鏡首次采用拼接鏡面技術,降低了望遠鏡的建設成本,同時科學上取得得了巨大的成功,此后國際上先后建設了HET、GTC、SALT等8到10米級的拼接鏡面望遠鏡,而且代表望遠鏡發展方向的下一代30米級望遠鏡,如歐洲ELT和美國TMT等望遠鏡均采用拼接鏡面。在國內,天文大科學工程項目郭守敬望遠鏡(LAMOST)是目前唯一采用拼接鏡面的大型地基望遠鏡,擁有兩塊大型拼接鏡面,已經穩定運行十多年,擁有全球最大的光譜數據庫,發布的光譜數據比國際其他望遠鏡發布光譜數總和的2倍還多,取得大量科學成果,同時也標志著中國已經掌握拼接鏡面望遠鏡研制的關鍵技術。EAST望遠鏡將基于LAMOST望遠鏡拼接鏡面技術,并進一步深入發展。
采用拼接鏡面既有效節省了建設成本,也使得望遠鏡的擴展和維護變得更加方便,每塊六角形子鏡可以單獨研制和維護。根據預算和科學目標要求,EAST望遠鏡的主鏡口徑將與公眾的關注和支持同步成長,由6塊子鏡逐步成長到18塊子鏡和最終的36塊子鏡。
7.為什么有中國天眼FAST望遠鏡還需要EAST望遠鏡?為什么當代還需要發展光學望遠鏡而不只是射電望遠鏡?
答:中國天眼FAST望遠鏡是目前世界上口徑最大的射電望遠鏡,已成為中國的驕傲。但宇宙中天體的輻射不是只有射電波段的,只觀測一個波段的輻射是遠遠不夠的。光學波段在天文研究中有著非常重要的作用,但目前我國在光學天文望遠鏡方面離世界先進水平還有太大差距,通用型光學望遠鏡的口徑只有2.4米(美國在1917年就已建成2.5米的通用型光學望遠鏡,目前擁有最大口徑為10米的凱克望遠鏡)。因此,中國急需建設大口徑的通用型光學望遠鏡,這就是我們建設EAST望遠鏡的目的。
也正是因為我國在光學望遠鏡方面離世界強國有太大差距,我們應該在已建成世界上口徑最大的射電望遠鏡之外,還需要盡快建設大口徑的光學望遠鏡。建設多個波段先進的望遠鏡將提供天文學家全方位的信息,以便更全面地揭示宇宙和天體的奧秘。
8.西半球歐美已經有了大口徑光學望遠鏡用于天文觀測,為什么要在東半球再建大口徑光學望遠鏡?
答:西半球的大口徑光學望遠鏡主要為歐美日等發達國家所有,這是這些國家在光學天文研究方面領先的主要原因。缺少大口徑光學望遠鏡,已成為中國天文發展的主要障礙,必須要迎頭趕上,為我國天文學家提供光學波段觀測利器。我國天文選址團隊已發現青海冷湖具有東半球最好光學天文臺址,為在東半球建設大口徑光學望遠鏡奠定了基礎。此外,在東半球建設8米口徑的通用型光學望遠鏡也將為全球光學天文觀測的國際合作提供機遇和條件,例如可以開展對重要天文現象的全球接力觀測(因東西半球日夜交替)和對偶發天文事件的及時觀測(如西半球為白天時則東半球可以觀測)。因此,在東半球建設大口徑通用型光學望遠鏡是完全必要的。
9.為什么不直接發展空間光學望遠鏡而是仍需要發展地基光學望遠鏡?
答:空間光學望遠鏡具有不受地球大氣影響的觀測優勢,但由于發射條件(如重量、尺寸等)的限制一般口徑不能做的很大,如哈勃太空望遠鏡口徑為2.4米,即將于2024年前后發射的中國空間站巡天望遠鏡口徑為2米。而且空間光學望遠鏡也無法配備太多的觀測儀器,尤其是重量較大的光譜儀等。此外,空間光學望遠鏡的壽命一般較短,造價也極高。因此,除了發射空間光學望遠鏡外,仍然需要發展地基的大口徑光學望遠鏡。后者在口徑、重量、儀器等方面都可以避免空間望遠鏡的諸多限制,為天文學家提供全方位的、不斷更新的觀測手段。而且,由于自適應光學技術的發展,地面的大口徑望遠鏡也可通過改正地球大氣的影響在某些波段獲得與空間望遠鏡媲美的空間分辨率,為天文學家提供高質量的觀測數據。此外,空間光學望遠鏡的觀測往往也需要地基更大口徑光學望遠鏡開展更長時間的后隨觀測才能取得更好的科研成果。因此,發展地基大口徑光學望遠鏡也是對空間光學望遠鏡的重要補充。
10.作為公益項目對私人贊助者的回報是什么?
答:除國家規定的公益捐贈享受的相關免稅政策外,捐贈者額外可獲得:
1. 基于北大教育基金會的標準回饋:
北大基金會會將在網站或其他合適的渠道向捐贈者致謝。捐贈100萬元人民幣及以上可考慮授予北京大學教育貢獻獎,捐贈1000萬元人民幣及以上可考慮授予北京大學杰出教育貢獻獎。如合適,亦可為相關捐贈者安排捐贈儀式。
2. 全體捐贈者回饋:
包括但不限于:公開可查詢的捐贈者名單、捐贈者數字證書、北大文創紀念品等。
3. 中大額捐贈者額外回饋:
擬在北大校園內科維理研究所和冷湖EAST望遠鏡圓頂內設紀念墻壁,刻上捐贈人名字。
根據捐贈金額享受望遠鏡部分結構(如子鏡)/全結構命名權/申報小行星命名權等。
終身免費享受本望遠鏡及北大天文系組織的相關活動及服務,如:北大校園內和河北興隆天文臺基地、冷湖基地的星空party、星空論壇,天文攝影課程、研學服務、針對未成年人的各類培訓講座活動等。
4. 專業回饋:
望遠鏡建成后將拿出5%左右觀測時間向捐贈者和公眾開放,參與捐贈的單位和個人將享有優先使用權。
5. 其它回饋:
東方之眼EAST望遠鏡數字藝術品發布:
伴隨項目啟動我們將發布一張包含6億像素的巨大望遠鏡圖片。伴隨捐贈資金的匯入逐個像素將整個藝術品點亮。 每個捐贈者根據金額獲得自己對應的像素,并合成自己專屬的數字藝術品證書。
11.EAST項目的捐款途徑、收款賬戶?公眾如何參與?
答:EAST望遠鏡項目已通過北京大學教育基金會在國內(pkuef.org)和美國(pkuefusa.org)設立了“天文學項目”來籌集捐款。國內捐贈(私募)需簽署捐贈協議或捐贈函,敬請聯系 pkuastronomy@pku.edu.cn 獲取相關模版和捐款賬號,匯款時請備注“天文學項目”。海外捐贈請直接訪問pkuefusa.org/home/how-to-give/ ,可用信用卡、支票和匯款多種方式捐贈,請備注“Astronomy”。熱忱歡迎并衷心感謝國內外朋友們的積極參與和慷慨支持!我們還在國內開啟了公募捐款渠道,請訪問 https://www.gyufc.org/pc-gyufc/module/sj/project/detail.html?id=1224#detailTab=0 了解參與。
12.EAST望遠鏡計劃全民靈活參與,有沒有計劃來回饋社會及提升中國(乃至全世界)天文基礎科學的科普和科研計劃?對廣大捐贈者和廣大國人(尤其是青少年)普惠性如何體現?是否有公眾望遠鏡觀測時間及參與望遠鏡建設、觀測和研究計劃等?
答:伴隨EAST項目建設的進展擬開展多場線上線下的宣講活動,走進大中小學,并組織青年科學家俱樂部、科普講座、天文臺和北大天文系現場參觀、天文科學節等。
建設過程中擬發布各類可全民參與的小型科學項目,包括天文圖像處理、天文攝影相關的競賽活動等,力求讓更多的民眾參與到望遠鏡建設活動中來,除項目本身的科學價值外也將把全民科普活動推向高潮。
建成后將開放一定比例的觀測時間給公眾,鼓勵大家來參加天文觀測和科研活動。