圖為位於美國夏威夷大島海拔4213米的莫納克亞山頂的天文觀測臺，TMT項目將在此落戶。

　　本報記者　牛瑞飛攝

　　1609年，伽利略用風琴管作鏡筒，兩端嵌入凸透鏡和凹透鏡，製成一架口徑4厘米的望遠鏡，由此成為人類歷史上把望遠鏡對準茫茫太空的第一人，並推動了人類認識宇宙的第一次飛躍。

　　400多年後，由美國、加拿大、日本、印度及中國等積極參與的TMT天文科研項目，將把光學望遠鏡的口徑提升至30米，並有望成為人類認識宇宙的又一次飛躍中的重要工具。

　　引用一位中國天文學家的比喻：TMT項目就像一場天文科研的國際盛宴，即將舉全球之力配餐，終將讓人類共享成果。

　　“兩暗一黑三起源”

　　探索宇宙奧秘的好奇心是天文學發展的源泉。16至17世紀，人類認識宇宙發生了第一次飛躍，天文學取得了劃時代的進展：哥白尼日心説的提出、望遠鏡的發明以及牛頓力學的創立，促進了自然科學的革命，推動了數學和力學的發展。20世紀中葉以來，隨著射電、光學和空間天文觀測技術的突飛猛進，天文學特別是天體物理學發生了革命性變革。

　　天文學的革命，從天文望遠鏡開始。人類不斷地研製新設備，觀測更多、更遠、更暗的天體和天體中更精細的結構，以了解宇宙和天體的發生和發展規律。

　　望遠鏡口徑從小到大、從可見光到全電磁波段、從地面到空間，每一次突破都導致天文學的重大發現和人類對宇宙認識的飛躍。

　　據中國科學院國家天文臺臺長嚴俊介紹，本世紀全球天文學挑戰性的基本科學問題概括為“兩暗一黑三起源”：兩暗，即暗能量、暗物質；一黑，即黑洞；三起源，即宇宙起源、天體起源、生命起源。

　　為解決“兩暗、一黑、三起源”問題，近十多年來國際上一系列大型的先進設備相繼投入使用，包括口徑10米級的光學望遠鏡、口徑2.4米的哈勃空間望遠鏡、高靈敏和高空間分辨率的空間紫外、紅外、X射線和γ射線望遠鏡、地面和空間長基線射電望遠鏡等。

　　由於大口徑是高空間分辨率和大的集光能力的基本條件，為獲得更高的分辨率，能觀測更加暗弱遙遠的天體，以解決最前沿的科學問題，建造極大口徑巨型光學—紅外望遠鏡項目已成為國際天文學界的共識。

　　目前全世界提出了多個巨型望遠鏡計劃。這些巨型望遠鏡的特點是：口徑20至50米；主鏡由子鏡拼接而成；觀測波段從近紫外到中紅外；有自適應光學系統，在近紅外區達到衍射極限。

　　這些方案中，有3個正在設計和研發，有的已進入建設準備階段，即美國的巨型麥哲倫望遠鏡（Giant Magellan Telescope,簡稱GMT）、TMT和歐洲巨型望遠鏡（European Extremely Large Telescope，簡稱E—ELT）。

　　天文學家計劃于2020年前後，分別把TMT（30米口徑），GMT（24.5米口徑）和ELT（口徑42米）分別建於地球北半球和南半球，屆時，人類天文研究將進入巨型望遠鏡時代。

　　呼喚全球合作

　　三大方案中的TMT項目被不少國際科研機構看好。TMT由美國和加拿大發起，通過創新模式設計、建造和運行的一座地基巨型光學—紅外天文臺計劃，其核心望遠鏡，即TMT的主鏡面直徑為30米，將於2020年建成，安放在國際著名的優良天文臺址——美國夏威夷莫納克亞山頂。

　　與哈勃空間望遠鏡相比，TMT的空間分辨率提高1個數量級，探測深度最高可提高4個數量級。其強大的洞察宇宙的能力必將引發天文學研究的飛躍發展，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、探測太陽系外行星等前沿科學領域必將取得重大突破性進展。

　　但像TMT這樣超大型項目，其鉅額的投資、先進的技術、苛刻的觀測臺址，使得國際合作成為必要條件。

　　在技術方面，TMT採用主動光學共相拼接鏡面、大視場自適應光學以及包括紅外探測在內的先進終端設備，使其觀測效能達到30米口徑衍射極限。TMT項目已經歷10多年設計與發展階段，其研發團隊開展了長期的關鍵技術攻關和優化設計研究。該團隊主要包括美國和加拿大56所大學和國立研究機構的446名科研與技術專家，以及29個美歐高技術公司企業。

　　目前，TMT已進入項目建設準備階段，計劃于2013年開工建設，預計2020年前後建成投入使用，項目投資概算約為14億美元，其中美國加州大學和加州理工學院已募集投資3億美元，其他建設和運行經費將來源於美國政府科研資金和國際合作夥伴資金。據介紹，包括中國科學院國家天文臺在內，加拿大大學聯合會，日本國立天文臺和印度科技部等國際科研機構和政府科研管理部門，即將簽署一份合作意向，成立TMT項目國際合作董事會，共同籌集資金來研發、建設、運行、管理和使用TMT。