這項成果稱得上“具有重大意義”：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系“吃掉”矮星系的最新證據(jù)，打破了人類對于銀河系“廬山真面目”的傳統(tǒng)認(rèn)知。不過細(xì)心的人很快發(fā)現(xiàn)，這項成果論文在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》發(fā)表時，作者除了中國科學(xué)家，還有來自日本的科學(xué)家，而后者正是依靠該國8米口徑望遠(yuǎn)鏡的“觀星利器”，才受到中國科學(xué)家的邀約合作。

 

　　“畢竟我們沒有這樣的設(shè)備，只能尋求國際同行的幫助。”薛隨建解釋。成果出爐欣喜之余，我國尚未有屬于自己的世界一流大口徑通用型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的神經(jīng)，再一次被刺痛。

 

　　“我也希望我們有一個全鏈條地做出某一天文成果的能力……”薛隨建告訴記者，但這是一個長期投入并積累的過程，在此之前，科學(xué)家往往能采用的策略，就是尋求國際合作。

 

　　而這，也并非一帆風(fēng)順。

 

　　誰來受理國際大科學(xué)工程合作的申請？

 

　　人們提起望遠(yuǎn)鏡，就不免提起一個關(guān)鍵詞“口徑”，后者直接影響望遠(yuǎn)鏡“看得有多遠(yuǎn)”“看得有多清”。對一臺望遠(yuǎn)鏡而言，口徑增大一倍，對同樣亮度的天體目標(biāo)，就能看得遠(yuǎn)四倍；口徑增大一倍，分辨細(xì)節(jié)的尺度就小一倍，換言之清晰度也就提高一倍。

 

　　也因此有人說，伽利略將凸凹透鏡往星空一指之后的400多年，就是人類望遠(yuǎn)鏡口徑越做越大的400多年。

 

　　從上世紀(jì)90年代起，國際上一批8~10米級口徑地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的陸續(xù)建成，形成了當(dāng)今世界一流望遠(yuǎn)鏡的基本陣容。此后，國際上又紛紛提出多個30米級望遠(yuǎn)鏡方案。

 

　　遺憾的是，迄今我國最大口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡仍是建成于2008年的郭守敬望遠(yuǎn)鏡——一臺4米級口徑的光譜巡天望遠(yuǎn)鏡；而通用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，則還停留在2米級——而早在一個世紀(jì)前的1917年，美國就已經(jīng)建成2.54米口徑的胡克望遠(yuǎn)鏡。

 

　　“可以看到相比一些發(fā)達(dá)國家，我國在天文領(lǐng)域的投入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這次立了大功的郭守敬望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)初投入還不到3億元人民幣，而日本國家天文臺斯巴魯8.2米口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，則投資4億美元；時隔10多年之后，我國開建‘天眼’FAST望遠(yuǎn)鏡，被稱之為‘國之重器’，但整個工程投資也還不到12億元人民幣……”薛隨建說，大口徑通用光學(xué)天文觀測設(shè)備的空缺，已嚴(yán)重掣肘中國的天文研究。

 

　　于是，中國科學(xué)家選擇“兩條腿走路”：一條是自主創(chuàng)新，研制一臺屬于中國人自己的大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡；另一條就是國際合作，參與國際合作30米級望遠(yuǎn)鏡項目。

 

　　在中國科學(xué)院國家天文臺此前主辦的一次天文論壇上，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家天文臺研究員、北京大學(xué)天文系創(chuàng)建者陳建生就提出“我國應(yīng)積極參與國際大科學(xué)工程合作”。他說，我國由于歷史原因，長期經(jīng)濟落后，沒能趕上20世紀(jì)天文國際大合作的浪潮，進入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟總量已經(jīng)排在世界第二位，應(yīng)該在宇宙探索中承擔(dān)更多人類命運共同體的責(zé)任。

 

　　“但總的來說，我國參與國際天文大科學(xué)工程合作的體量，與我國的大國地位并不相稱，甚至比不上很多經(jīng)濟總量比我們小的國家，比如韓國、巴西、印度。”陳建生說，尤其是體制機制上還存在很多不適應(yīng)的地方，“比如我國沒有任何部門的任何渠道，可以受理該規(guī)模國際大科學(xué)工程合作的申請。”

 

　　他以“30米口徑望遠(yuǎn)鏡（TMT）” 國際合作項目為例，這個望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計口徑是當(dāng)前最大光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的3倍，被稱作是影響21世紀(jì)天文發(fā)展的重大項目。中國科學(xué)家爭取到的結(jié)果是，以“實物貢獻”方式承擔(dān)其高技術(shù)任務(wù)，即以相當(dāng)于TMT預(yù)算10%左右的投入，來獲得相應(yīng)比例的觀測時間及其科學(xué)回報。

 

　　2013年7月，中國科學(xué)院國家天文臺與美國、加拿大、印度、日本等相應(yīng)機構(gòu)簽署協(xié)議。按照薛隨建的說法，這些科研工作將為我國天文學(xué)家換來國際頂級裝備“一部分自主使用”的同時，還將為我國天文學(xué)發(fā)展積累技術(shù)，為我國參與大型國際合作項目積累經(jīng)驗，并帶動我國大型光學(xué)工程先進制造技術(shù)的進步。

 

　　“但那么多年過去了，這樣的國際合作在我國遲遲不能得到國家的支持”，陳建生說，幾年過去，國內(nèi)若干光機研究單位寧可“自帶干糧”，在國家層面不投入的情況下堅持參與研制工作。

 

　　他還告訴記者，只要國際大科學(xué)工程合作申請這個問題不能得到解決，隨著項目的推進，國內(nèi)這些研究單位遲早將面臨經(jīng)費不足的問題。

 

　　讓國際先進的天文資源為我所用

 

　　陳建生說，上世紀(jì)上半葉，人類觀測宇宙基本還是大學(xué)、天文臺等各個單位、各個地區(qū)、各個國家的獨立活動，不過，隨著對宇宙認(rèn)識的深入，人類需要越來越大的望遠(yuǎn)鏡，但這樣的望遠(yuǎn)鏡造價越來越高，技術(shù)越來越復(fù)雜，以某個單個國家或者地區(qū)的力量已很難完成。

 

　　從上世紀(jì)下半葉開始，多國合作共建望遠(yuǎn)鏡的現(xiàn)象就在國際上不斷涌現(xiàn)。比如，上世紀(jì)70年代的英國——澳大利亞望遠(yuǎn)鏡，法國——加拿大——夏威夷望遠(yuǎn)鏡，等等，歐洲的幾個國家甚至聯(lián)合成立了ESO天文臺。

 

　　后來，人類又把望遠(yuǎn)鏡送到太空——以躲過地球大氣對觀測的影響，而這更進一步加快了這種國際合作，包括哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，各種紅外波段，X射線，伽馬射線波段的望遠(yuǎn)鏡幾乎都是國際合作。

 

　　一個最直觀的例子就是引力波的發(fā)現(xiàn)。

 

　　這項在不少天文學(xué)家眼中“21世紀(jì)迄今最偉大的發(fā)現(xiàn)”，不僅是人類經(jīng)過一個世紀(jì)努力的結(jié)晶，相應(yīng)的論文也記載著科學(xué)家的共同努力——論文作者多達(dá)4000多位，來自幾十個國家，近千個研究單位。

 

　　當(dāng)陳建生向公眾展示這項成果的作者——寫滿了10張A4紙的名單時，人們驚嘆于此并爆出掌聲，當(dāng)他展示作者所在單位——寫滿14張A4紙的名單時，掌聲再一次響起。陳建生說，這樣的國際合作就是天文領(lǐng)域“人類命運共同體”的一個范例。

 

　　這一次銀河系成果的合作也是如此。

 

　　論文第一作者、中國科學(xué)院國家天文臺助理研究員邢千帆告訴記者，銀河系里有數(shù)千億顆恒星，到底哪些是銀河系原有的“土著居民”？哪些是來自近鄰矮星系的“外來移民”？科學(xué)家一直在尋找這方面的證據(jù)。

 

　　這就涉及被稱作“恒星指紋”的恒星光譜，有了光譜，天文學(xué)家可以確定恒星的溫度和光度，推斷出它的大小、年齡、化學(xué)豐度，甚至可以重現(xiàn)這顆恒星的“星路”歷程。而獲取光譜，正是中國郭守敬望遠(yuǎn)鏡最擅長的事。

 

　　作為世界上口徑最大的大視場光譜巡天望遠(yuǎn)鏡，郭守敬望遠(yuǎn)鏡曾因為突破“天文望遠(yuǎn)鏡大口徑與大視場難以兼得”的世界級難題而成為舉世矚目的“天文明星”，也是目前世界上光譜獲取率最高的天文望遠(yuǎn)鏡。

 

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員、郭守敬望遠(yuǎn)鏡運行和發(fā)展中心主任趙剛說，郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天7年，共獲取了1125萬條光譜。這些星光里的“彩虹”為天文學(xué)家探索銀河系形成與演化及星系物理等前沿科學(xué)的種種奧秘提供了最有力的數(shù)據(jù)支持。

 

　　接下來，在確認(rèn)這顆恒星“外來移民”的身份時，科學(xué)家就不得不借助國外口徑更大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡了。最終，中日聯(lián)合團隊確定了這顆恒星中24種元素的含量，并與矮星系恒星和銀暈場星進行了細(xì)致比較。研究團隊中的日本合作者青木和光說，這次發(fā)現(xiàn)的重要意義在于，這顆奇異恒星的化學(xué)特征為支持現(xiàn)有理論模擬描繪的星系形成圖像提供了強有力的證據(jù)。

 

　　薛隨建認(rèn)為，這樣的“優(yōu)勢互補”在天文領(lǐng)域乃至整個科學(xué)領(lǐng)域都比較常見，“把國際上先進的天文資源為我所用”。這一次的研究成果不僅證實了郭守敬望遠(yuǎn)鏡巡天普查的能力，也說明在天文領(lǐng)域開展國際合作，是取得天文學(xué)重大突破的重要途徑之一。

 

　　勇于競爭的人才懂得真正的合作

 

　　當(dāng)然，高舉國際合作大旗的中國科學(xué)家，也清醒地意識到：一臺成功的望遠(yuǎn)鏡可以工作幾十年，并對三四代天文科研工作者產(chǎn)生重要影響。

 

　　2107年，隨著兩封針鋒相對的公開信，一場關(guān)于我國擬建的“12米口徑光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡”的爭議從學(xué)界走向公眾輿論領(lǐng)域。而爭議之中所說的究竟是選擇“三鏡”還是“四鏡”，恰恰是我國在大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡自主研制論證過程中的階段性進展。

 

　　當(dāng)時，包括北京大學(xué)上官晉沂在內(nèi)的124名青年天文工作者聯(lián)署公開信，其中就提到，“當(dāng)前中國最大的通用光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡仍然停留在2米級望遠(yuǎn)鏡的時代，因此我們對國家建設(shè)10米級通用望遠(yuǎn)鏡的計劃深感振奮。”

 

　　這封公開信還提到：“這樣極富有挑戰(zhàn)性的大科學(xué)項目，需要團結(jié)國內(nèi)、國際的一切優(yōu)勢力量才有可能順利實施。因此，我們支持在天文大科學(xué)中心的主導(dǎo)下進行國際合作，廣泛吸納國際同行的經(jīng)驗和教訓(xùn)……”

 

　　薛隨建向中國青年報·中青在線記者透露，又經(jīng)過兩年論證，截至目前，中國12米口徑光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡已處在立項過程中，“由于項目建設(shè)對臺址條件要求苛刻，具體還在進一步評估之中。”

 

　　努力尋求國際合作的同時，中國科學(xué)家并沒有放棄自主創(chuàng)新這條路。正如中國科學(xué)院院士王恩哥在談及天文領(lǐng)域的合作與競爭時所說，“勇于競爭的人，才能懂得真正的合作；而畏懼競爭的人，即便愿意合作，也不是我們希望的高水平的合作——即便是在科學(xué)領(lǐng)域，競爭也異常重要。”

 

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