“最?！蓖h鏡建設遇阻 專家希望TMT能盡快開工

就在前一陣子，一位夏威夷原住民活動家在路中央躺了整整11個小時，目的是阻止科學家興建一臺新的大型望遠鏡——30米望遠鏡(ThirtyMeterTelescope，TMT)。

這臺望遠鏡的主鏡直徑為30米，是目前全球最大可見光望遠鏡的三倍。它將使天文學家看得更深、更遠、更清晰。

一臺肩負重大科學使命的望遠鏡為何頻頻被攔截?如果TMT的興建一直推遲將帶來哪些影響?

“下一個時代的主宰”卻屢遭推遲

TMT是一臺地基、光學—紅外的望遠鏡，其臺址選定于夏威夷莫納克亞山。“TMT將是開創(chuàng)望遠鏡下一個時代并主宰未來數(shù)十年光學天文觀測的望遠鏡之一。”中科院國家天文臺副研究員、TMT項目組成員沈志俠告訴科技日報記者。

TMT主要在光學和紅外波段工作，它和另外兩臺下一代30米級望遠鏡都是國際合作的產(chǎn)物。TMT建設各方包括美國加州大學、加州理工學院、日本國立天文臺、中科院國家天文臺、印度科技部和加拿大國家研究委員會等。我國有十余家科研院所和大學參與研發(fā)。

“由于TMT是光學望遠鏡，其鏡面加工精度要達到10-7米，相當于一根頭發(fā)絲直徑的百分之一，建設難度非常大，計劃經(jīng)費是14億美元。”沈志俠說。

“這樣拖延下去，時間、精力和經(jīng)費成本都會相應增加。而TMT的興建意義深遠，科學家們都希望能早點用上，以實現(xiàn)相應的科學目標。”中科院上海天文臺研究員劉慶會對抗議行為頗感無奈。

“另外，TMT是一個國際合作項目。拖延時間太長，可能導致某些國家中途退出。至少，參與TMT建設的國家都希望順利建成并盡快投入使用。”劉慶會說。

實際上，莫納克亞山是科學家在全球經(jīng)過5年尋覓才定下的理想場地。然而，抗議活動已使TMT的建設推遲了5年。盡管夏威夷最高法院已裁定TMT的建設合法，并且頒發(fā)了許可證，還幫助建設望遠鏡的公司加快恢復其努力成果。但反對者的行動讓TMT的建設舉步維艱。

為何莫納克亞山是最優(yōu)選擇

劉慶會稱：“天文學家希望TMT能幫助他們研究宇宙大爆炸后宇宙中最早的時刻，以及識別太陽系外的更多行星。”

但根據(jù)夏威夷大學的說法，古代夏威夷人認為，只允許最高級別的酋長和牧師長途跋涉至莫納克亞山頂。“反對者認為，莫納克亞山是‘圣山’，在其山頂興建望遠鏡是讓‘圣山’蒙羞。”

既然多番受阻，為何還要堅持在莫納克亞山興建TMT呢?據(jù)報道，莫納克亞山海拔4000多米，空氣清澈，光污染少，是世界上研究天文的最佳地點之一。截至目前，莫納克亞山頂坐落著13臺正在工作的望遠鏡，國際著名的8—10米級望遠鏡中，有4臺就坐落于此，其中包括美國8.1米的北半球雙子座、日本的8.3米昴星團等望遠鏡。

莫納克亞山覆蓋著類似火星表面的紅色土壤，幾乎找不到任何植被。來自太平洋的反氣旋在莫納克亞山海拔2000米的半山腰生成了一個近似“空氣墻”的逆溫層，阻隔了低海拔空氣、水汽以及塵埃向高海拔的運動，保證了山頂異常優(yōu)良的視寧度和大氣結(jié)構(gòu)。

劉慶會提到，莫納克亞山頂上方的云量以高空卷云為主，總體云量的情況相對通常的大陸型臺址要好很多。

2018年一項獨立民意調(diào)查表明，72%的夏威夷原住民(僅限登記選民)支持修建TMT，23%反對，3%不確定。“只不過支持者往往是沉默的，他們的聲音遠比不過反對者的熱鬧與喧囂。”國家天文臺副研究員、TMT項目組成員馮麓坦言，倘若夏威夷的建設環(huán)境得不到改善，與其陷入漫長的僵持，不如更換臺址。

西班牙拉帕爾馬島是TMT第一備選臺址。“拉帕爾馬島的晴夜數(shù)、視寧度等多個最重要的臺址參數(shù)與莫納克亞山不相上下，主要的缺點在于低海拔水汽含量較高，會影響中紅外目標的觀測。”沈志俠告訴記者，拉帕爾馬島每年可能有1—2周發(fā)生沙塵暴，影響觀測時間。

而且，觀測地址發(fā)生改變也意味著TMT的設計需要做出一定調(diào)整。“莫納克亞山當前仍是TMT國際天文臺的首選。”沈志俠說。

緯度和云量是臺址選擇關(guān)鍵

望遠鏡的選址并非易事，通常需要花費好幾年的時間。馮麓表示，在建望遠鏡之前，科學家首先要分析，自己想要看什么，以及現(xiàn)在的望遠鏡能不能看到?？床坏降脑?，應該造一個什么樣的望遠鏡?

當望遠鏡類型確定后，就要考慮給它“安家”。就像找房子需要列出一二三項，望遠鏡的選址不是拍拍腦袋的事。馮麓說：“臺址要能幫助望遠鏡做到三條，一是看得見，二是看得深，三是看得更清晰。越遠的天體越暗弱，能否看到這些天體，取決于望遠鏡及其臺址的綜合能力。”

而對于夜天文的光學紅外望遠鏡，臺址的緯度和云量是關(guān)鍵。

從緯度上看，天文臺臺址最明顯的差別是南北半球之分。在地球上，我們其實是“歪”著看向銀河系中心的。“這個朝向使得在南半球所對應的南天可以看到更多銀河系內(nèi)的天體，尤其是更多的恒星。而在北半球?qū)谋碧?，可以看到的銀河系內(nèi)的天體相比南天要少。但由于銀河系造成的遮擋相對更少，借助望遠鏡就可以看到銀河系外天體。”馮麓解釋道。

從云量上看，臺址所在區(qū)域的天頂云量越少，望遠鏡的觀測條件越好。“臺址的晴夜數(shù)大致決定了望遠鏡正常工作一年能實際觀測的時間。”劉慶會表示，大氣中的水汽含量多會影響望遠鏡的觀測，所以一個優(yōu)良的光學紅外天文臺址通常選在干旱、高海拔、少植被的地區(qū)。

“天光背景暗、空氣稀薄寧靜、水汽少、晴夜數(shù)多，是一個優(yōu)良光學紅外望遠鏡需要滿足的條件。”劉慶會總結(jié)道，這也是世界上最好的光學望遠鏡選在莫納克亞山和阿塔卡瑪沙漠的原因。

需要注意的是，由于人類活動會造成空氣中存在大量灰塵、污染物，以及人為光造成的光污染，光學紅外望遠鏡通常在遠離人口密集區(qū)域的地方。

“不過，不能太偏僻，要有一定的基礎(chǔ)設施條件，否則建設和運維成本較大。”劉慶會表示。

“此外，不同類型的望遠鏡對臺址的要求會有差別，比如光學望遠鏡注重大氣條件，射電望遠鏡則需要避免無線電干擾，還有些波段的觀測只能在太空中進行?？偠灾h鏡選址是一件十分復雜的事情。”沈志俠說。

幾位專家均表示，希望TMT能盡快開工。

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