隨著中國的崛起，無論是中國的經濟還是技術實力都愈來愈受到國外的關注，西方開始考慮借助中國的力量來打通彼此的交流，進而促進雙方的政治經濟技術交流。而在近日決定的關于全球最大的光學望遠鏡的修建項目中，中國將參與負責研發多項核心激光技術工作。
近日，美國夏威夷國土資源部董事會批準了美國加州理工和加州大學打造30徑望遠鏡（TMT）的提議。這架全球最大的光學望遠鏡將于2014年開始在夏威夷莫納克亞火山頂修建，加拿大、日本、中國、印度的國立天文機構加入了該項目。
中科院國家天文臺臺長助理、TMT項目部經理薛隨建日前對科技日報記者表示，TMT將為天文望遠鏡400多年的發展樹立新的里程碑，中國參與該項目，可以分享國際頂尖設備的管理、運行和相應份額的使用權益，使我國天文學家與世界一流天文學家站在同一起跑線上，用最先進的望遠鏡開展前沿的天文研究。同時，國家天文臺聯合中科院有關院所承擔了TMT主光學系統、激光引導星系統、激光器系統等多項核心技術研發工作，不僅為該項目的推進作出了重要貢獻，也通過該項目使我國相關領域技術水平得到快速提升。
TMT將是前所未有的天文探測工具
夏威夷莫納克亞火山可謂世界天文觀測的“圣地”，它海拔4205米，遠離城市污染和照明干擾，一年中有300多天視野清晰，為天文觀測提供了良好條件。目前，共有12架世界一流的天文望遠鏡建在這里，包括兩座當今世界最大的地基光學望遠鏡——口徑直徑10米的凱克望遠鏡。
即將在此開建的TMT顯然更引人注目。據介紹，TMT的主鏡直徑為30米，由492面對角直徑為1.4米的六角形子鏡面拼接組成，可提供9倍于凱克望遠鏡的集光本領，其圖像分辨率也比當前所能達到的最高分辨率高出3倍。根據觀測目標和方法的不同，它的探測深度將是當代望遠鏡的10—100倍，可以觀測距離地球130億光年的宇宙區域景象以及宇宙早期形成的星體和星系，有望幫助科學家在揭示暗物質和暗能量的本質、探測宇宙第一代天體、理解黑洞的形成與生長、探察地外行星等前沿科學領域取得重大突破。
薛隨建表示，TMT集成了當代大口徑望遠鏡最頂尖的高新技術，包括拼接式主鏡、自適應光學、以及無縫切換使用的科學設備等。這些高新技術，將使TMT成為前所未有的天文探測工具。
中國承擔多項核心技術研發任務
近年來，世界各國對天文學越來越重視，提出了各類大型天文觀測設備的建設方案及規劃，中科院國家天文臺對此一直關注。經過論證，中國于2009年提出參與TMT項目意愿。
隨著項目合作的推進，中國科學家承擔了多項重任。
薛隨建說，國家天文臺及南京天光所，聯合中科院長春光機所、光電所、理化所等單位，“自帶干糧”開展了多項核心技術研發工作。“這使中國成為該項目中的實質研發合作成員之一。”
據介紹，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的研發，以及部分子鏡的加工任務。薛隨建說，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。我國通過2008年完成的LAMOST望遠鏡項目，對此已有技術儲備。同時，該所還參與了TMT“首光”科學儀器的設計研發工作。TMT開始科學觀測的初期，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光學攝譜儀。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，是TMT項目的亮點之一。
長春光機所主要負責TMT第三鏡及其驅動機構的設計、制造工作。TMT的光路結構極具特色——來自遙遠天體的星光先被具有主動光學功能的主鏡收集，匯聚到副鏡，再反射到可以360度轉動的第三鏡，最后被送入裝有自適應光學矯正系統的科學儀器中。這種特殊的結構使TMT在持續觀測、切換設備、更換子系統時更方便，幫助天文學家在更短時間內進行更多不同類型的觀測。而起著主要傳輸作用的第三鏡，在光學精度、機械精度等方面均面臨世界級挑戰。
光電所承擔了TMT激光導星子系統的設計制造。薛隨建說，大氣中存在湍流、密度分層等現象，會對天文觀測形成干擾，導致影像變得模糊，“這就需要自適應光學系統進行矯正、還原”。簡言之，就是向空中發射高能激光，在海拔90公里處制造人工“導星”，通過不斷對其檢測，實時測得大氣湍流的具體情況，再借助變形鏡高速精密的調整，讓圖像恢復得清晰銳利。
其中，形成人工“導星”的高能激光，由理化所承擔的高功率全固態脈沖納信標激光器來發射。這將是國產激光器首次在國際頂尖科研裝備中應用，定會為我國科研儀器搶占國際科技市場份額增添重要的籌碼。
目前，我國承擔的各項研發任務均取得階段性進展，正陸續接受國際專家的評審。
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