全球最大的天文望遠鏡之一TMT，于2011年在美國夏威夷莫納克亞山(MaunaKea)開(kāi)工建設，預計2018年建成投入使用，項目概算約為10億美元，美國、加拿大、日本等多個(gè)國家正式加入其中，中國和印度以觀(guān)察員身份參與。

TMT望遠鏡是新一代地基巨型光學(xué)/紅外天文觀(guān)測設備，集光口徑為30米，工作在0.31-28納米波段。因此，TMT集成了當代大口徑望遠鏡最頂尖的高新技術(shù)。

記者了解到，除了資金參與，中國在鏡面、自適應光學(xué)設備以及其他機械設備等方面，都將參與這項計劃。國家天文臺南京天光所，聯(lián)合中科院長(cháng)春光機所、光電所、理化所等單位，開(kāi)展了該計劃中的多項核心技術(shù)的研發(fā)。

中科院國家天文臺臺長(cháng)助理、TMT項目部經(jīng)理薛隨建介紹，國家天文臺聯(lián)合中科院有關(guān)院所承擔了TMT主光學(xué)系統、激光引導星系統、激光器系統等多項核心技術(shù)研發(fā)工作，為這個(gè)項目的推進(jìn)作出了重要貢獻。

TMT主鏡拼接精度要求極高，需達到光照上去看不到接縫的程度。中國通過(guò)2008年完成的LAMOST望遠鏡項目，對此已有技術(shù)儲備。因此，國家天文臺南京天光所主要負責TMT主鏡子鏡單元高精度磨制技術(shù)的研發(fā)，以及部分子鏡的加工任務(wù)。同時(shí)，國家天文臺南京天光所還參與了TMT“首光”科學(xué)儀器的設計研發(fā)工作。因為在TMT開(kāi)始科學(xué)觀(guān)測的初期，將先安裝3臺“首光”設備，包括紅外成像攝譜儀、紅外多目標攝譜儀和寬視場(chǎng)光學(xué)攝譜儀。這些設備能充分利用TMT的高靈敏度及高分辨率，提供前所未有的成像能力。

另外，TMT的光路結構極具特色——來(lái)自遙遠天體的星光先被具有主動(dòng)光學(xué)功能的主鏡收集，匯聚到副鏡，再反射到可以360度轉動(dòng)的第三鏡，最后被送入裝有自適應光學(xué)矯正系統的科學(xué)儀器中。這種特殊的結構使TMT在持續觀(guān)測、切換設備、更換子系統時(shí)更方便，幫助天文學(xué)家在更短時(shí)間內進(jìn)行更多不同類(lèi)型的觀(guān)測。中科院長(cháng)春光機所則主要負責TMT第三鏡及其驅動(dòng)機構的設計、制造工作。而起著(zhù)主要傳輸作用的第三鏡，在光學(xué)精度、機械精度等方面均面臨世界級挑戰。

因為大氣中存在湍流、密度分層等現象，會(huì )對觀(guān)測形成干擾，這就需要自適應光學(xué)系統進(jìn)行矯正。所謂自適應光學(xué)系統，就是通過(guò)向空中發(fā)射高能激光，在高空制造人工“導星”，并不斷對其檢測，再借助變形鏡高速精密的調整，使圖像清晰銳利。光電所則承擔了TMT激光導星子系統的設計制造。

帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)快速提升

中國科學(xué)家不僅為這個(gè)全球最大的天文望遠鏡項目作出了重要貢獻，通過(guò)這個(gè)項目，也使中國相關(guān)領(lǐng)域內的技術(shù)水平得到快速提升。

此前很長(cháng)時(shí)期，中國的天文望遠鏡研究與國外有著(zhù)一定的差距。

中國科學(xué)院國家天文臺首席科學(xué)家王俊杰告訴記者，十九世紀八十年代，國外已有1.8米級的天文望遠鏡，而中國直到上世紀八十年代，才建成2米級的天文望遠鏡，目前口徑最大的望遠鏡，其有效口徑也才為4米，這也影響了國內在天文觀(guān)測方面的研究，“沒(méi)有設備，沒(méi)法和別人競爭?！?/p>

同時(shí)，自主制造大口徑的望遠鏡也面臨許多困難，一個(gè)是造價(jià)比較高，比如TMT項目投資超過(guò)10億美元;另外，在有些領(lǐng)域技術(shù)也達不到。因此，建立大口徑光學(xué)望遠鏡需要多國合作，目前，國際上沒(méi)有其他國家在中國的臺址上建造大口徑望遠鏡，因此出資參與國外的望遠鏡項目也是選擇之一。

正是在考慮了多方面的情況后，2009年底中國科學(xué)院國家天文臺以觀(guān)察員身份正式加入國際三十米望遠鏡項目(TMT)，其后啟動(dòng)了在這個(gè)全球最大的天文望遠鏡項目上的科技合作。

如果中國最終能成為合作伙伴之一，當TMT天文望遠鏡建成后，中國將分享與實(shí)物貢獻成比例的TMT的觀(guān)測時(shí)間，獲得科學(xué)回報，并通過(guò)承擔TMT核心技術(shù)任務(wù)，帶動(dòng)相關(guān)高技術(shù)發(fā)展。

天文研究取得多項突破

在參與全球最大天文望遠鏡項目核心技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，近年來(lái)，國內天文研究也取得了不俗的成績(jì)，建立了多個(gè)類(lèi)型的天文臺，以進(jìn)行不同的研究。

王俊杰告訴記者，國內目前最大口徑的光學(xué)望遠鏡就是郭守敬望遠鏡(LAMOST)，安放在中國科學(xué)院國家天文臺興隆觀(guān)測站，這個(gè)觀(guān)測站地處燕山主峰南麓，海拔960米，其主要科學(xué)目標是光學(xué)光譜巡天工作，于2008年10月落成。

2011年10月23日，LAMOST正式啟動(dòng)先導巡天工作。其有效通光口徑為4米，視場(chǎng)角直徑為5度。在5度視場(chǎng)、直徑為1.75米的焦面上放置4000根光纖，可同時(shí)獲得4000個(gè)天體的光譜，使其成為世界上光譜獲取率最高的望遠鏡。

王俊杰指出，LAMOST的建成，突破了天文望遠鏡大視場(chǎng)與大口徑難以兼得的難題，成為目前國際上口徑最大的大視場(chǎng)望遠鏡，是中國光學(xué)望遠鏡研制的又一里程碑。不足之處主要在于目前的站址條件不能完全滿(mǎn)足觀(guān)測需要，主要表現在越來(lái)越多來(lái)自興隆縣城的燈光污染使得望遠鏡工作上空的夜天光增強。此外，興隆的大氣視寧度也比以前變差。這些都對該望遠鏡功能的展現造成了一定的影響。

另外，位于貴州“大窩凼”洼地的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)，是正在建造中的國家重大科學(xué)工程項目。它利用貴州喀斯特地區的洼坑作為望遠鏡臺址，建造世界第一大單口徑射電望遠鏡，其擁有30個(gè)標準足球場(chǎng)大的接收面積。

王俊杰說(shuō)，“大窩凼”洼地是喀斯特地貌所獨有的漏斗形天坑，就像一個(gè)天然的巨碗，剛好盛起望遠鏡約20萬(wàn)平方米的巨型反射面，建成后的望遠鏡將會(huì )填滿(mǎn)整個(gè)山谷。FAST與被評為人類(lèi)二十世紀十大工程之一的美國Arecibo 300米望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。作為世界最大的單口徑望遠鏡，FAST將在未來(lái)20到30年保持世界一流設備的地位。不過(guò)，王俊杰指出，FAST雖然口徑巨大，但畢竟是單一天線(xiàn)，不是多天線(xiàn)的干涉陣，因此，探測分辨率(分辨天體細節的能力)比不上有些干涉陣列射電望遠鏡及甚長(cháng)基線(xiàn)射電望遠鏡。

而建于羊八井的天文觀(guān)測站是中國科學(xué)院國家天文臺建于西藏的第一個(gè)專(zhuān)業(yè)天文臺站，天文臺里的中德亞毫米波望遠鏡(CCOSMA)，是中國第一架可用于常規天文觀(guān)測的亞毫米波望遠鏡，也是目前北半球臺址海拔最高的亞毫米波望遠鏡。

CCOSMA是具有世界先進(jìn)水平的望遠鏡，很多方面目前仍處于國際領(lǐng)先地位。它不僅可推動(dòng)國內天文界在亞毫米波天文學(xué)領(lǐng)域的研究，還可作為中國未來(lái)重大科學(xué)工程計劃中的大型亞毫米波望遠鏡項目的試驗平臺及人才培養平臺。

王俊杰告訴記者，CCOSMA的優(yōu)勢在于接收束寬大，也就是視場(chǎng)大，非常適合巡天觀(guān)測，這是目前北半球其他亞毫米波望遠鏡所不具備的。但CCOSMA也存在一定的不足，就是接收束寬大，分辨率較低，所以不能探測天體的精細結構。