凝聚科學目標統籌大科學裝置建設與應用

“10米左右口徑光學天文望遠鏡是天文界的溫飽水平，是生活必需品。”中國科學院院士、天體物理學家韓占文近日在香山科學會議上指出，我國應盡快開展大型光學望遠鏡建設，加快光學天文的發展。

7月13—15日，聚焦大科學裝置建設與應用的香山科學會議“大科學裝置前沿研究”專題討論會在北京召開，除了廣受關注的天文望遠鏡之外，會議還圍繞粒子物理、核物理、強磁場、綜合極端條件、先進光源、中子源及交叉學科等領域大科學裝置的基礎前沿問題進行了深入討論。

呼吁盡快建設大型光學望遠鏡

天文學是以觀測為基礎的科學，且光學天文具有其他觀測波段不可比擬的獨特優勢。當前，歐美國家已建成了十余臺4—10米口徑的大中型光學望遠鏡，而我國在這一量級僅有1臺4米級的郭守敬望遠鏡（LAMOST），中國科學院國家天文臺副臺長劉繼峰認為，“我國光學天文望遠鏡設備發展已遠遠落后于國際水平”。為此，北京大學科維理天文與天體物理研究所所長何子山建議，“我國需要優先發展口徑比較大的光學通用望遠鏡”。

天文學觀測是分波段進行的，根據波長的長短，可分別利用射電望遠鏡、光學望遠鏡、紫外望遠鏡、X射線望遠鏡和γ射線望遠鏡進行。在射電領域，我國已經擁有了“中國天眼”FAST；在空間天文領域，中國空間站望遠鏡也已在計劃之中；但在光學天文方面，劉繼峰表示，“大型光學天文設施的缺乏已成為阻礙我國天文觀測體系充分發揮潛力的瓶頸，急需補齊短板”。中國科學院院士、LAMOST項目總工程師崔向群也認為，“光學天文上不去，我國要成為天文強國是不可能的，因此光學的發展是當務之急”。

期待展開全頻段觀測

中國科學院紫金山天文臺研究員李婧介紹說，射電天文分為低頻射電和高頻射電兩部分，FAST作為當前低頻射電的代表，自運行以來已在快速射電暴、毫秒脈沖星等多個領域取得了世界領先的成果。為延續我國的現有領先優勢，我國科學家計劃以FAST為基礎，建設大型望遠鏡干涉陣列，以實現更高精度的定位并進一步提高搜尋效率。

北京大學教授、中國科學院國家天文臺研究員李柯伽告訴記者，“大型干涉陣的推進將在快速射電暴、宇宙再電離、脈沖星、星系、行星、太陽系深空探測等領域取得重大突破”。

在FAST的領航下，李婧期待著可以進一步展開自主的全頻段觀測。據李婧介紹，在高頻射電方面，我國的觀測設施幾乎空白，而發達國家已經建成了阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA），為黑洞照片的拍攝起到了關鍵作用。李婧表示：“其實我國已經擁有了成熟的亞毫米波技術儲備，國際大型項目中都有我國技術的身影。目前，我們已經在青藏高原勘察到了合適的臺址，期待在近期自主建設一臺15米亞毫米波望遠鏡，并使其主要性能達到國際前沿。”崔向群認為，“我國在這一波段已具有很高的技術水平，但一直沒有自主的觀測設備，是很可惜的。”中國科學院國家天文臺研究員鄭曉年也建議盡快啟動項目建設。

多點并進推動重大科學問題突破

大科學裝置的建設與使用將促進研究方法和技術的創新，有利于重大科學瓶頸問題的突破。

中國科學院上海高等研究院副院長邰仁忠介紹，我國已建成包括同步輻射光源、自由電子激光、空間環境地面模擬裝置（地面空間站）等在內的多臺大科學裝置并開展了多學科交叉研究工作。

上海交通大學與中國科學院上海高等研究院聯合開展了利用同步輻射X射線技術進行猴腦成像的研究；散裂中子源科學中心利用中子散射優勢，推進與材料相關的基礎問題突破；中國航天員科研訓練中心依托地面空間站模擬空間環境，為探尋面向未來的空間生命科學和航天醫學研究的新途徑提供借鑒。在“十四五”時期，我國還將重點在能源、材料、信息、環境和生命健康等領域，依托大科學裝置取得更多標志性成果。