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1、中国加入TMT国际合作计划科学目标(http:/ (220100年1月月19日日)摘要30米望远远镜（TTMT）计计划是由由美国加加州理工工学院（CCalttechh）、加加州大学学系统（UUC）和和加拿大大大学天天文研究究联盟联联合发起起的国际际合作项项目，该该项目计计划于夏夏威夷莫莫纳克亚亚峰建造造一个世世界领先先的300米巨型型光学-红外观观测设备备。目前，日日本也已已经参与与进来，步步入成为为TMTT合作伙伙伴的第第二阶段段。加州州理工学学院和加加州大学学有着丰丰富的大大型望远远镜建造造经验，曾曾成功地地在预定定时间表表内和资资金预算算内建造造了十米米凯克（KKeckk）望远远镜。在在
2、建造凯凯克过程程中所积积累的丰丰富经验验和技术术，将在在很大程程度上为为近100亿美元元的TMMT计划划节约造造价，降降低风险险。TMMT的大大孔径（高高集光能能力）、先先进的终终端仪器器装备和和自适应应光学系系统、以以及卓越越的台址址将掀起起天文学学众多领领域的革革命。使使用TMMT，我我们将可可以直接接观测系系外行星星的大气气层，洞洞察暗物物质暗能能量的本本质，将将星系、恒恒星、黑黑洞和行行星的诞诞生与演演化过程程更清楚楚地揭示示出来。在过去十年年里中国国天文学学家取得得了相当当可观的的进步。即即将投入入使用的的LAMMOSTT望远镜镜，以其其科学潜潜力吸引引了国际际国内天天文学家家的广泛
3、泛关注。正正在建造造和正在在筹划中中的巨型型地基和和空间装装置为中中国天文文学家做做出具有有世界竞竞争力的的科学成成果提供供了空前前的机会会。数个个优秀的的研究中中心已经经建成为为人才交交流和科科学创新新的国际际化平台台。这些些进步为为中国下下一代天天文学家家在可预预见的将将来进入入世界科科学舞台台的前沿沿铺平了了道路。中国天体物物理发展展战略专专家委员员会在经经过仔细细的论证证后，推推荐加入入TMTT项目作作为中国国天文未未来发展展的最优优选择。加加入TMMT将把把中国带带入未来来数十年年天文发发展的前前沿，通通过国际际合作，将将有益于于中国在在科学、管管理、技技术、工工业等各各方面获获得跨
4、越越性进步步。TMMT还将将配合中中国其它它大天文文装置（如如LAMMOSTT、FAAST等等），从从而充分分发挥它它们的科科学潜力力。本文文件在广广泛征集集中国天天体物理理界专家家、学者者意见基基础之上上，列出出了中国国加入TTMT的的主要科科学目标标和具有有代表性性的观测测计划，确确定了未未来十年年中我们们需要加加强的科科学领域域，为220188年TMMT进入入科学观观测阶段段作好准准备。 1 背景介绍天文学是一一门古老老的学科科，自从从人类诞诞生以来来，好奇奇心就推推动着天天文学的的发展：宇宙是是如何诞诞生的？地球人人类是否否宇宙中中唯一的的智慧生生物？现现在，随随着下一一代巨型型望远镜
5、镜（比如如TMTT）的建建造，天天文学家家终于有有可能来来回答这这些问题题。加入入TMTT计划将将把中国国带入未未来数十十年天文文发展的的前沿，通通过国际际合作，将将有益于于中国在在科学、管管理、技技术、工工业等各各方面获获得跨越越性进步步。TMMT的合合作伙伴伴资格将将在未来来两年内内确定，这这将是一一个中国国不容错错过的机机会。 中国天文具具有丰富富而值得得骄傲的的历史。中中华文明明保存了了世界上上最完好好的彗星星、太阳阳黑子以以及超新新星爆发发记录。比比如，宋宋朝的文文献（公公元10054年年）提供供了蟹状状星云超超新星爆爆发最好好最准确确的时间间。4000年前前伽利略略发明了了第一台台
6、现代望望远镜，开开启了天天文观测测的新纪纪元；而而正是在在这过去去的几百百年间，中中国天文文逐渐落落后于西西方世界界。从哥白尼的的“日心说说”开始，天天文学总总是处在在科学革革命的最最前沿。随随着覆盖盖了从射射电到伽伽马射线线的所有有波段的的大型望望远镜的的发展，现现代天文文学家向向我们揭揭示了一一个丰富富的宇宙宙，揭示示了宇宙宙从最小小到最大大各个尺尺度上的的统一性性。在这这点上，天天文学家家为我们们理解自自然的基基本原理理做出了了很大贡贡献。近近年来的的天文巡巡天表明明我们的的宇宙大大部分被被暗物质质与暗能能量所主主宰。这这两者的的本质成成为了天天文与物物理研究究的一个个最基本本的问题题。
7、目前前已发现现的4000多个个系外行行星系统统预示着着我们的的太阳系系也许仅仅仅是个个例外而而非行星星形成的的标准模模式。得得助于TTMT这这一利器器，我们们将有可可能探求求我们地地球人类类是否为宇宙中中唯一的的智慧生生物。在过去十年年里中国国天文学学家取得得了相当当可观的的进步。即即将投入入使用的的LAMMOSTT望远镜镜，以其其科学潜潜力吸引引了国际际国内天天文学家家的广泛泛关注。正正在建造造和正在在筹划中中的巨型型地基和和空间装装置为中中国天文文学家做做出具有有世界竞竞争力的的科学成成果提供供了空前前的机会会。数个个优秀的的研究中中心已经经建成为为人才交交流和科科学创新新的国际际化平台台
8、。这些些进步为为中国下下一代天天文学家家在可预预见的将将来进入入世界科科学舞台台的前沿沿铺平了了道路。2000年年公布的的美国天天文和天天体物理理十年规规划（TThe US Asttronnomyy annd AAstrrophhysiics Deccadaal SSurvvey）将将30米米巨型拼拼接镜面面望远镜镜列为最最优先发发展的项项目，计计划通过过公共与与私人分分别筹款款50%的方式式来共同同运作完完成项目目。三十十米望远远镜的集集光能力力是目前前8-110米级级望远镜镜的十倍倍，将在在天文研研究领域域取得史史无前例例的进展展。十年年规划公公布后，三三个主流流的三十十米级望望远镜国国际
9、合作作项目受受到广泛泛关注：即美国国的巨型型麦哲伦伦望远镜镜（GMMT）、三三十米望望远镜（TTMT），以以及欧洲洲42米米极大望望远镜（EE-ELLT）项项目。目前在三个个项目中中，TMMT在技技术设计计、资金金落实等等各方面面都更为为成熟。TTMT的的合作单单位包括括美国加加州理工工学院（CCalttechh）、加加州大学学系统（UUC）和和加拿大大大学天天文研究究联盟（AACURRA）；日本已已基本确确定参加加，步入入成为TTMT合合作伙伴伴的第二二阶段；印度和和巴西正正在考虑虑加入TTMT。加加州理工工学院和加加州大学学有着丰丰富的大大型望远远镜建造造经验，曾曾成功地地在预定定时间表表
10、内和资资金预算算内建造造了十米米凯克（KKeckk）望远远镜。在在建造凯凯克过程程中所积积累的丰丰富经验验和技术术，将在在很大程程度上为为近100亿美元元的TMMT计划划节约造造价，降降低风险险。TMMT目前前已经募募集到了了所需十十亿美元元建造及及建设费费用中的的3亿（GGorddon andd Beettyy Moooree 基金金会提供供了两亿亿美元，加加州大学学和加州州理工学学院分别别提供五五千万美美元匹配配资金）。此此前TMMT还得得到七千千七百万万美元的的经费支支持以进进行可行行性研究究以及望望远镜设设计方案案。30米级望望远镜必必将成为为未来几几十年光光学-红红外波段段的主流流观
11、测设设备。目目前中国国最大的的通用望望远镜孔孔径只有有2.44米，其其集光能能力和终终端仪器器水平远远远落后后于国际际8-110米级级望远镜镜。若在在未来十十年内不不迎头赶赶上，获获得300米级望望远镜的的使用机机会，中中国的天天文观测测水平将将被甩得得更远。TTMT管管理团队队的最近近一次访访华（220099年122月）过过程中，代代表团成成员高度度评价了了中国所所具备的的技术和和工业能能力，认认为我们们可以在在TMTT的许多多高、精精、尖仪仪器的设设计建造造中承担担主导角角色。加加入TMMT，可可以使中中国在天天文研究究领域获获得有竞竞争力的的科学产产出、成成为国际际天文界界重要的的研究力
12、力量。中中国不应应也绝不不能再错错过这个个发展机机遇。2 加入TMTT的意义义随着中国经经济的迅迅猛发展展，我国国在世界界舞台上上扮演着着越来越越重要的的角色。作作为一个个民族，我我们为过过去的技技术和文文化成就就而自豪豪。但为为了保持持和进一一步增强强我们的的国际显显示度和和话语权权，我们们仍然需需要加强强对科学学技术的的投资力力度，尤尤其是对对基础科科学的投投资力度度，它是是催生现现在以及及未来的的应用技技术的沃沃土。如前所述，随随着各种种大科学学装置的的迅速发发展（如如LAMMOSTT），中中国天文文界在过过去的十十年取得得了很大大的进步步。科研研环境在在硬件上上已经接接近了国国际先进进
13、水平。中中国天文文学家在在理论和和观测两两方面的的研究都都覆盖了了天文学学的多个个领域；中国天天文学界界还拥有有一批优优秀的研研究生以以及海外外华裔天天文学家家作为人人才储备备。然而而，迄今今为止中中国却没没有一台台世界水水平的通通用光学学-红外外望远镜镜：我们们最大的的光学望望远镜也也仅仅是是云南丽丽江的22.4米米，这与与国际上上已有的的多台88-100米级望望远镜形形成鲜明明对比。即即使是如如南非这这样的第第三世界界国家也也已经建建造了他他们自己己的100米望远远镜。大大型现代代望远镜镜的缺乏乏也严重重制约了了我们其其他大型型天文装装置（如如LAMMOSTT和FAAST）的的科学潜潜力。
14、为此，中国国天体物物理发展展战略专专家委员员会将加加入TMMT项目目列为中中国天文文未来发发展的最最优选择择。通过过建造44米望远远镜LAAMOSST，中中国已经经具有了了开展大大科学工工程项目目的宝贵贵经验。然然而，要要在下一一步突破破到300米口径径，中国国仍有极极大的困困难而不不能独立立运作。首首先，为为充分发发掘其能能力，三三十米望望远镜要要求最好好的台址址（最好好的视宁宁度、最最暗的天天空背景景光等），而而中国尚尚未发现现这样的的世界一一流台址址。其次次，很多多30米米级望远远镜的科科学目标标集中在在红外领领域（比比如高红红移宇宙宙的研究究和系外外行星系系统的探探测），而而目前我我国
15、不具具备红外外CCDD的生产产技术。再再次，TTMT是是一个集集科学、技技术、工工程、管管理等多多项专业业技术于于一身的的综合项项目，目目前在中中国这种种运作模模式还未未发展成成熟。最最后，建建造TMMT的巨巨大预算算是任何何国家都都难以独独自承担担的，目目前所有有的300米望远远镜项目目计划（TTMT、GGMT和和E-EELT）都都是大型型的国际际合作。参参与TMMT计划划，将非非常有利利于我国国科学、技技术以及及工业的的跨越式式发展。 它将把中国国推进到到极大望望远镜时时代的天天文前沿沿，并将将成为中中国与国国际天文文学家合合作与竞竞争的平平台。 它将与中国国的其它它大科学学装置如如LAM
16、MOSTT和FAAST相相配合，从从而充分分发挥其其科学潜潜力。 它将使中国国学到先先进的光光学、机机械、电电子以及及自动控控制等多多个领域域中的关关键技术术。 参与如此大大尺度、高高科技的的TMTT建设，可可以提升升中国制制造的国国际显示示度。 具有惊人能能力的TTMT将将如同一一个巨大大的磁石石，吸引引高水平平的海外外华裔天天文学家家同国内内天文学学家合作作，甚至至到中国国来工作作，进一一步扩大大中国天天文的人人才库，为为未来发发展打下下坚实基基础。 TMT还将将为中国国天文学学家同国国际天文文学家开开展合作作，使用用其它波波段的巨巨型天文文探测装装置，比比如射电电波段的的SKAA，亚毫毫米波段段的ALLMA，空空间光学学-红外外望远镜镜JWSST等提提供重要要平台。这这种多波波段联合合观测方方法在天天体物理理学领域域已经变变得越来来越重要要了
