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中國天文學(xué)界正積極籌備建設(shè)一架口徑12米的通用光學(xué)-紅外天文望遠(yuǎn)鏡 (LOT)，近期圍繞著12米望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計，國內(nèi)天文界展開了激烈的討論，也有很多科學(xué)家表達(dá)了自己的意見。特別是中國科學(xué)院院士陳建生一份4000多字的長信引爆了中國天文圈。

據(jù)《知識分子》報道，中國天文學(xué)界對于如何建造“12米望遠(yuǎn)鏡”一事，分歧早已存在。陳建生和崔向群只不過是各自陣營的代表人物。他們的背后都有強力的支持者。

下文是一位青年天文工作者就12米光學(xué)紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)計方案談的看法，觀察者網(wǎng)獲作者授權(quán)轉(zhuǎn)載

首先，不談科學(xué)目標(biāo)就談設(shè)計絕對是耍流氓，所以我們先看一下12米望遠(yuǎn)鏡（以下簡稱 LOT）設(shè)計中，從國家層面、從科學(xué)層面都要實現(xiàn)什么樣的目標(biāo)。從國家層面，LOT 希望能夠在“十三五”完成立項、2018年底開工。這里要交代一個背景，就是國際上的一批下一代30米級望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)陸續(xù)開工建設(shè)，其中包括中國參與10%的三十米望遠(yuǎn)鏡（TMT）。而目前世界上已存在的10米級望遠(yuǎn)鏡（如下圖）多達(dá)13臺，其中最大的是加納利大型望遠(yuǎn)鏡（GTC），口徑10.4米。國家希望建成12米望遠(yuǎn)鏡，打出一個時間差，在30米級望遠(yuǎn)鏡完工之前成為世界最大的光學(xué)／近紅外望遠(yuǎn)鏡。所以整個項目的時間確實非常緊。

從科學(xué)層面上來講。無論是在陳院士的信，還是在目前公開的多個文檔中，都多次提到，LOT 應(yīng)當(dāng)以通用型望遠(yuǎn)鏡為主（這是關(guān)鍵點之一）。原因是目前“十三五”規(guī)劃項目中，已經(jīng)有多個巡天項目。且世界范圍內(nèi)也有多個正在進(jìn)行或正在建設(shè)的巡天項目。這些項目數(shù)據(jù)完全公開。舉例來說，還有一個月左右就要初光的 Zwicky Transient Factory（ZTF）每晚會觸發(fā)幾十萬個警報。在未來十年、二十年里，對重要的天體進(jìn)行確認(rèn)和后續(xù)觀測，要比發(fā)現(xiàn)重要得多。我國地處東半球，而世界上大多數(shù)望遠(yuǎn)鏡都位于西半球（如下圖）。在同一地理經(jīng)度上，完全無人可以與我們競爭。這使得我們可以在別人都是白天的時候進(jìn)行觀測。這對于瞬變源的后續(xù)觀測至關(guān)重要。此外，目前國內(nèi)最大的通用型望遠(yuǎn)鏡為云南天文臺的口徑2.4米望遠(yuǎn)鏡，在口徑上落后國際水平上百年。建一臺通用型望遠(yuǎn)鏡對于彌補缺口意義極其重要。因此，LOT 和現(xiàn)在國際上已有的10米級望遠(yuǎn)鏡科學(xué)目標(biāo)差別不大，僅進(jìn)行小范圍的提升。

已詳細(xì)指明的科學(xué)目標(biāo)包括（不分先后）：1）早期宇宙中的恒星和星系、宇宙初光等；2）包括類星體、伽馬射線暴在內(nèi)的高能天體；3）引力波源對應(yīng)體和瞬變源；4）系外行星。1需要望遠(yuǎn)鏡能夠觀測到足夠暗弱的天體，2的情況比較復(fù)雜，既需要觀測暗弱天體，也需要和3一樣具有快速響應(yīng)的能力，4需要測量精度足夠高、儀器穩(wěn)定性好?？茖W(xué)目標(biāo)確定之后我們再來看一下技術(shù)：首先來看一下3鏡和4鏡的光路圖比較。

4鏡設(shè)計和3鏡設(shè)計的不同在于在主鏡（M1）后面：4鏡在 M1 之后多加一個小鏡子（M3），這導(dǎo)致 M2 需要做大、M4 需要開洞（另一個關(guān)鍵點）。

再科普一下幾個焦點：

主焦點是由主鏡直接反射形成的焦點。只跟 M1 有關(guān)系，跟后續(xù)光路關(guān)系不大。大型巡天項目很喜歡這個焦點（如日本的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡的 HSC，見下圖），因為焦距短、視場巨大（可以到度的量級）。但是，一要移除 M2；二由于主焦畸變嚴(yán)重，要設(shè)計一系列透鏡對主焦進(jìn)行改造。

卡焦在傳統(tǒng)的3鏡設(shè)計中是在望遠(yuǎn)鏡后端。這個部分是要隨著望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動而跟著轉(zhuǎn)的，而且不方便拆換，所以一般放小型的永久性儀器。大雙筒望遠(yuǎn)鏡在這兒放的是 MODS（如下圖）。

耐焦在望遠(yuǎn)鏡的側(cè)面，而且通常設(shè)計在和望遠(yuǎn)鏡重心對齊的地方，也就是支撐望遠(yuǎn)鏡，并控制望遠(yuǎn)鏡俯仰的軸那里。這樣可以在耐焦的位置建一個平臺，安放大型儀器，而大型儀器不需要跟隨望遠(yuǎn)鏡俯仰調(diào)整位置，只要跟著望遠(yuǎn)鏡底部調(diào)整方位的平臺一起轉(zhuǎn)就行（如下圖所示）。這里不僅可以放一個儀器，左右兩側(cè)至少可以放兩個，每側(cè)平臺添加一些鏡面的話還可以額外分層。

那么為什么要設(shè)計成4鏡呢？

實際上站得住腳的原因只有一個：多加一面鏡子多一層改正。在耐焦平臺上，成像質(zhì)量會更好。像質(zhì)主要體現(xiàn)在兩個方面。1）視場大，在15角分的大?。s為一個月面半徑，耐焦由于經(jīng)過鏡面很多，焦距被拉的很長，所以視場都在角分量級）上，4鏡的設(shè)計可以達(dá)到0.1角秒的成像質(zhì)量，而3鏡只能達(dá)到0.25角秒左右。2）場曲小，減小后端儀器的制造難度。