2017年8月，天文學界首次探測到兩個中子星並合產生的引力波信號GW170817，多個口徑達到8∼10米的大型地基光學望遠鏡在很短時間內鎖定這一目標，快速測得其光學余輝的光譜信息，確認了這場宏大的星際碰撞發生在大約1.3億光年之外。

可以說，如果沒有這些觀天“巨眼”的協同觀測，科學界對這次重大科技事件的認識將遠不如現在這般清晰。這一幕讓無數人意識到：想要“盯緊”遙遠宇宙中那些最寶貴瞬間，離不開大口徑光學望遠鏡的強大“眼力”。

當前，光學望遠鏡正在邁向8米、10米乃至30米級，但中國在這個領域卻尚存空白。如果我們不迅速填補這個空白，將會與許多重大科學發現擦肩而過。

天文望遠鏡：人類認識宇宙的魔鏡

1609年，伽利略用一台簡陋的折射望遠鏡觀測到木星的四顆衛星時，他恐怕想不到，這次“偷看”宇宙的舉動，會給科學帶來劃時代的變化。在比伽利略此舉更早的70年前，哥白尼就大膽提出“日心說”，但當時多數人仍深信地球是宇宙中心，堅守“天空至高無瑕”的傳統觀念。然而，經望遠鏡放大后的星空展現出截然相反的景象：月面坑坑窪窪，木星周圍竟有四顆衛星繞轉——這是何等離經叛道！伽利略的觀測，為哥白尼“日心說”模型提供了強有力的佐証，也由此點燃了近代科學革命的燎原之火。

此后幾百年間，天文望遠鏡不斷加速進化，繼續深化拓展人類對宇宙的基礎認識，尤其是20世紀以來一系列發現，構成了當下人類對宇宙認識的基石。

20世紀初，美國天文學家埃德溫·哈勃借助2.5米口徑的胡克望遠鏡，精確測得仙女座大星雲的遙遠距離，由此以實測証據証實了宇宙並非僅有銀河系一個星系，還有無數其他獨立星系。之后，他又基於星系的譜線紅移觀測推斷出“宇宙正在膨脹”，從而拉開現代宇宙學的序幕。1948年落成的5米口徑帕洛馬天文台海爾望遠鏡，再次刷新了觀測深度，幫助天文學家發現了類星體等前所未見的高能天體，讓人類對黑洞的理解更進一步。到了20世紀七八十年代，多台2∼4米級望遠鏡的高分辨率光譜數據，則讓美國天文學家薇拉·魯賓等人發現星系旋轉曲線的異常，推知有90%的質量是我們看不見的暗物質﹔到1998年前后，包含10米級望遠鏡在內的多台大型光學望遠鏡針對遙遠超新星的觀測顯示，宇宙竟在加速膨脹——這一發現揭示了暗能量的存在，為探索更深層次的新物理理論打開了大門。

值得注意的是，從20世紀90年代開始，世界各國迎來了8∼10米光學望遠鏡的建設浪潮。在夏威夷莫納克亞山上，美國豎起兩架10米口徑的凱克望遠鏡，日本打造了8.2米昴星團望遠鏡﹔歐洲南方天文台在智利建成四台8.2米的甚大望遠鏡﹔西班牙則擁有10.4米口徑的加那利大型望遠鏡。這些“巨眼”讓人類得以窺探星際氣體雲中星系與恆星誕生的壯麗場景，捕捉太陽系外行星的微弱光芒並分析其大氣組分，以尋覓未來人類的“第二個地球”，還為科學家在引力波事件電磁對應體觀測中提供了至關重要的后續証據。

當下，3大30米級巨型光學望遠鏡工程——歐洲極大望遠鏡、美國的30米望遠鏡和巨麥哲倫望遠鏡，正蓄勢待發，將深空探索推向新高度。其中尤以口徑39米的歐洲極大望遠鏡進展最快：目前整體建設進度已過半，望遠鏡圓頂安裝完成，主鏡的798塊子鏡已全部制造完畢，正在拋光、測試和運抵現場。歐美在這一領域的進展揭示，大型地基光學天文望遠鏡領域，仍然是頂尖科技強國群雄逐鹿的科學高地。

大型通用光學望遠鏡：我國天文學的短板

在世界天文學發展歷程中，我們常聽到：“誰掌握大口徑望遠鏡的觀測權，誰就能在天文學前沿搶佔先機。”近20年來，我國在天文望遠鏡領域發展迅速，已擁有500米口徑射電望遠鏡FAST、高海拔宇宙線觀測站LHAASO，以及慧眼X射線衛星HXMT、愛因斯坦探針衛星EP等尖端設備。但在光學望遠鏡領域，我國最大的通用光學望遠鏡口徑仍停留在2~4米級別，與歐美日等國已運行20多年的8米、10米望遠鏡差距甚遠。

這並非只是口徑數字上的落后，它直接影響科學發現的速度與廣度。例如，FAST探測到快速射電暴（FRB）這樣的神秘天體時，需要向國外10米光學望遠鏡申請觀測時段以獲取光譜信息，運氣不佳時隻能“排隊等待”，毫無主動權﹔青海冷湖2.5米口徑的墨子巡天望遠鏡WFST或在軌的愛因斯坦探針衛星EP，發現許多難得一見的“暫現源”，想要確認其物理機制，也不得不“求助”國外大型光學望遠鏡做后隨光譜觀測。我國大規模空間觀測即將上馬——被稱為“中國哈勃”的中國空間站2米口徑巡天空間望遠鏡CSST，將對17500平方度天區進行多色測光巡天，勢必會產生海量奇特天體的候選體。然而，我國如若沒有自己的8∼10米級望遠鏡做后隨光譜觀測確認，這些發現機會極有可能在數據公開后被他國科學家快速“截和”，從而讓我國科學家錯失無數本屬於自己的寶貴發現。

更為關鍵的是，我國若想在今后建設20米、30米級的地面光學望遠鏡，或6米到10米口徑的空間拼接望遠鏡，就必須先在地面8米級望遠鏡建設上取得技術與工程的經驗累積。隻有真正擁有並運營一台8米級以上的光學望遠鏡，我們才能在更大更先進的望遠鏡研發中佔據主動。

從拼接鏡片的研磨、主動光學系統的調控到儀器系統的集成與維護，大口徑望遠鏡本身就是一項大型工程集群，需要整合光學、電子、材料、機械、信息等多學科前沿成果，是對高端制造業、光學工程、探測技術、數據處理能力的一次重大考驗與機遇。建設這種大型先進裝置，能夠帶動多領域“卡脖子”關鍵技術的突破，將對我國整體工業與基礎研究水平的提升帶來深遠影響。

EAST望遠鏡：中國的“東方之眼”計劃

為填補這一空白，北京大學牽頭在2022年提出了以“多元化科技投入”方式，建設8米口徑拼接鏡面通用光學望遠鏡的計劃，將其命名為“EAST”（Expandable Aperture Segmented Telescope），寓意為建在世界東方、可不斷擴展口徑的“東方之眼”。

工程規劃分為兩步走：先在2028年前完成約6米拼接鏡面，隨后在2030年前擴增到8米通光口徑。整個望遠鏡將設置多種觀測模式，涵蓋可見光和近紅外波段，配置豐富的焦面儀器系統，為多樣化天文觀測研究提供堅實平台。

EAST望遠鏡包括望遠鏡本體、圓頂系統和儀器系統。本體建設包括整個望遠鏡光學系統（主鏡系統、主動光學系統、副鏡系統）和控制系統等。主鏡系統採用1.44米六角形子鏡（擬採用微晶玻璃材料）拼接，第一期建成機架、圓頂，主鏡由中心18塊子鏡拼接，鏡面尺寸約6米（5.76×6.24米），通光口徑為5.5米，副鏡為口徑1.2米的凸面鏡。第二期在外圍再加上18塊子鏡（總共達36塊），主鏡鏡面尺寸約8米（7.92×8.73米），通光口徑為7.8米。光學系統焦點包括卡氏焦點和耐氏焦點（預留主焦點）。整個望遠鏡採用地平式機架，首期建設時機架系統和驅動系統按8米望遠鏡配置，留有足夠擴展空間。圓頂採用平開式柱形圓頂，四周可開窗通風，直徑約30米，高度約28米。完全建成后，EAST將成為與國外8∼10米級望遠鏡具有同樣先進水平的通用型光學望遠鏡，為中國天文學家提供多樣化的觀測利器。

EAST項目擬落戶青海省海西州冷湖鎮賽什騰山，海拔約4300米，天光背景暗、晴夜時間比例超過70%，大氣視寧度中位值僅0.75角秒，綜合指標達到國際一流水准。當地政府也通過出台相關法令，強化保護天文觀測環境，為項目基礎設施與后勤配套提供了有力支持。2023年4月9日，“成長型通用光學望遠鏡項目論証會”在北京大學舉行，多位院士專家達成共識：EAST的建設具有重大而緊迫的必要性，技術路徑清晰可行。隨后，北京大學與青海省海西州人民政府、西華師范大學等相繼簽署合作協議，為后續項目落地、經費籌集、工程設計等環節奠定了基礎。目前，EAST的相關工作都在緊鑼密鼓地進行中。

EAST不僅能使我們探測宇宙時看得更遠更清楚，它也將成為一座“孵化器”，培養新一代天文學家、光學工程師，帶動精密機械、先進材料及電子信息領域的深度協作。這台“東方之眼”也將與國際上的8∼10米級望遠鏡平起平坐，甚至進一步協同即將問世的30米級巨型望遠鏡，共同揭秘宇宙未知。

如果說天文學是人類仰望星空的永恆初心，那麼EAST就是我們在這一初心上邁出的實質一步。或許在不遠的將來，我國科學家憑借EAST的高精度觀測，能為全球天文界送上更多突破性的驚喜時刻。（吳學兵 劉博洋）

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