12米望远镜火了，天文圈为它吵得不可开交

12米光学红外望远镜的建设已列入中国“十三五”规划，是十大重点科技基础设施建设项目之一。但是在过去的两天里，天文学界一直在为这台望远镜争论不休。

双方包括中国科学院的三名院士。8月4日，国家天文台的院士在一封长长的公开信中，与中国科学院南京天文光学技术研究所的崔院士“握手言和”。8月6日，苏院士与院士联名上书批驳。他们争论的核心是这台12米望远镜应该采用什么样的技术方案。

不用说，这不是一架普通的天文望远镜。

中国急需大眼睛望远镜

“目前，我国在国际上的天文研究量不小，但没有多少先进的、具有国际竞争力的天文观测设备。”中国科学院紫金山天文台的研究员赵海滨认为，12米望远镜对中国天文学的发展具有重要意义。

有些人可能会问，我们已经建造了世界上独一无二的500米望远镜，为什么我们要建造12米望远镜？

答案是，贵州的500米望远镜是射电望远镜，而12米望远镜是光学望远镜。他们观察完全不同的波段，在各自波段产生光的天体和物理机制通常是不同的中国科学院国家天文台的博士生刘伯阳说，这意味着两台望远镜可以观察不同的天体，或者从不同的角度研究同一个天体。

虽然它已经拥有世界上最大口径的射电望远镜，但对国内光学望远镜的调查表明，与国际先进水平还有很大差距。

目前，中国最大的光学望远镜是位于国家天文台兴隆基地的郭守敬望远镜(LAMOST)。这是一个4-6米光谱天空观测望远镜，但它没有成像观测能力。然而，国内具有成像观测能力的通用望远镜最大孔径仍只有2米。这比世界先进水平还差一步多，因为世界上已经有13个8-10米的望远镜了。

“理论上，光学望远镜的孔径越大，观测的准确度和灵敏度就越好。因此，可以观察到的信号也更远、更弱，获得的天体图像质量相对更好。”中国科学院国家天文台的研究员张成敏告诉《科学日报》，这将给他更多的机会去发现隐藏在宇宙深处的未知天体。

然而，为了进行更先进的天文研究，获得更清晰的天体图像，国内天文学家不得不租用国外望远镜的观测时间，并支付高额租金。

“外国望远镜可能不会出租，有时只能使用他人发布的二手数据。这些数据中的“金矿”通常是被挖掘出来的，只有其余的才能被挖掘出来。”刘伯阳说，很容易失去与国际一流天文研究竞争的机会。

12米，以通用代替巡天

因此，迫切需要建造一个更大口径的光学红外望远镜。

去年底，国家重大科技基础设施建设“十三五”规划(以下简称“规划”)正式公布，其中大型光学红外望远镜被列入首批启动的10个项目。

该计划明确提出建造一个12米口径的光学红外望远镜，具有高分辨率成像和多目标和黑暗天体光谱观测的精确测量能力。这意味着12米口径的光学红外望远镜将是一个通用望远镜，而不是像LAMOST那样的天空扫描望远镜。

“天空观测望远镜被用来进行粗略而广泛的观测。观测精度不高，但可以更有效地“测量”大量天体刘伯阳说，通用望远镜通常测量精度高，分辨率和灵敏度高。如果你使用天空观测望远镜来观察什么是值得研究的，你可以使用通用望远镜来进行有针对性的深度观察。

目前，中国已有的、在建的和“十二五”规划中的大型光学望远镜都是天空扫描望远镜。除了LAMOST，中国计划在2022年在中国空间站发射一架2米望远镜。此外，中国南极昆仑站也将建造一个2.5米的望远镜。所有这些巡天望远镜都需要配以大口径精密测量望远镜。

因此，把这个12米的望远镜建成一个通用望远镜没什么好说的。的确，其口径的确定经历了一些争议。

“近年来，已经有几个计划在世界上建造30-40米的大型望远镜。起初，一些人建议直接在中国建造一个20米的望远镜刘伯阳告诉记者，这个想法遭到了很多人的反对。反对者认为，中国在建造大型光学望远镜方面缺乏技术和人才积累。在技术基础相对薄弱的情况下，直接挑战20米望远镜已经走得太远了。

因此，经过长时间的争论，建造一个12米光学望远镜的计划终于敲定了。尽管与20米望远镜相比，12米望远镜是一个折衷方案，但刘伯阳认为，它并没有以任何方式削弱其价值，因为国内天文学界仍然迫切需要这样一个大型望远镜。

该设施的建成将使中国的光学极限探测能力处于世界领先地位，大大提高天文观测重大发现的综合能力，为相关领域的前沿研究提供重要支持，推动中国先进光学技术的创新发展至于12米光学望远镜的重要性，规划是这样描述的。

三个还是四个？这是一个问题。

在解决了一系列问题后，12米光学望远镜又一次偶然发现了它的技术解决方案。

去年底，大型光学红外望远镜前期工作组邀请了8家国内外单位设计12米望远镜。只有华中科技大学和中国科学院南京天文光学技术研究所提交了设计方案。一个是三面镜计划，另一个是四面镜计划。三面镜子和四面镜子之间的争论正式形成。

令人难以置信的是，中国科学院分别于今年4月和7月组织了一次国际专家评审和一次国内专家评审。结果，三面镜计划在获胜后突然被四面镜计划逆转。

三镜方案在世界上被广泛采用。正如陈建生所说，“如果不使用三镜系统，世界上没有人建造过超过10个10米望远镜”。然而，四反射镜方案是“独特的”，因为它比国际经典光学方案多了一个反射镜。

"这两种方案各有利弊。"刘伯阳说，三反射镜方案的主要优点是光损失少，可以探测黑暗和微弱的天体。作为一个成熟的设计方案，设计、施工和运营的风险相对较小，也相对安全。四镜方案的最大优点是，通过增加一个校正镜，望远镜的焦平面变得更平，理论上获得的图像质量比三镜方案更好。

"由主要*资助的重大科学项目必须有科学亮点和技术创新."四镜方案的支持者认为，四镜方案不仅能够满足通用望远镜的科学需求，而且是创新的，即使在30米望远镜时代也具有显著的科学优势。

但是三面镜计划的支持者不同意这一说法。“四镜系统的最大优势是获得良好的设计图像质量。但是，在地面观测受大气抖动影响的情况下，图像质量主要由地面能见度决定，三镜和四镜是一样的根据陈建生的分析，需要在四镜系统的最后一面镜子的中心打一个洞，这将进一步失去光线，并可能影响重要科学目标的实现。

争论仍在继续，吸引了越来越多的人加入。截至新闻稿，100多名年轻天文学家共同支持三面镜计划。12米望远镜的最终选择将在时间公布。