記者劉亞東攝
郭守敬望遠鏡半徑6米的主鏡由37個五邊形鏡坯單元組成，它們是這個我國最大口徑光學望遠鏡的核心部份。圖片來自網(wǎng)路
在怎樣建設12米口徑大望遠鏡的爭辯中，郭守敬望遠鏡躺槍了。這個我國迄今口徑最大的光學望遠鏡屢次被作為一個不太成功的案例提到。究竟該怎樣評價它？參與該項目六年的研究人員有話說。
郭守敬望遠鏡（）始終都是中國天文學家心里解不開的結——它是中國人主導的最大規(guī)模的天文巡天項目，在銀河系研究領域走在了世界前列；它又是一個完全沒有實現(xiàn)最初科學目標的項目。看見前一點的天文學家們會稱許它的成功，聽到后一點的則指責它的失敗。究竟怎樣評價它，是失敗了還是成功了，我們從中體悟到了哪些？系統(tǒng)總結整個項目的經驗和教訓對今后中國規(guī)劃大科學裝置有注重大參考意義。
■沉淪
星體巡天曾是的首要目標。但是，熱切的希望被殘酷的現(xiàn)實澆滅。因為觀測極限星等遠高于計劃值，實際獲得的河外天體波譜數(shù)僅為原計劃的2%。
總體而言，項目的經歷猶如坐過山車，從低端直墮低潮，再自低潮死而復生。
1997年立項期間撰寫的《項目可行性研究報告》提到，望遠鏡要“……達到每兩年107個波譜的高生豐度……在研究宇宙學、星系和星體天文學中不斷地有新的發(fā)覺”。在具體闡明研究目標時，“宇宙大尺度結構”是其首要、重點目標。大多數(shù)中國實測和理論天文學家都以前對此寄寓厚望。直至2009年，項目的首要目標仍舊為“包括北、南銀冠區(qū)各250萬個星體的巡天，150萬個亮紅星體巡天和約100萬個類恒星的觀測”。但是到了2012年前后，測試觀測和先導巡天的結果徹底擊碎了這部份天文學家的夢，熱切的希望頓時被殘酷的現(xiàn)實澆滅。
天文學家面臨的現(xiàn)實情況是：望遠鏡未能實現(xiàn)既定目標，由于極限星等只能達到約18等，遠高于計劃的20.5等，偵測極限僅僅為計劃的非常之一。因為河外天體大多很暗，這樣的偵測能力根本沒法對其舉辦有效觀測。截止2017年6月，實際共觀測了上百萬河外天體，但最終僅獲得了15萬個星體和5萬個類恒星有效波譜，僅為原定千萬河外天體波譜的2%！和SDSS這個2.5米望遠鏡相比，它獲得的星體波譜數(shù)量小了將近一個數(shù)目級。而SDSS早已在2010年完成了為期六年的巡天，在宇宙學和星體產生與演變等領域取得大量具有劃時代意義的科學成果，并在2009年被評為最具影響力望遠鏡，就連“網(wǎng)紅”哈勃空間望遠鏡也甘拜下風。在這樣的背景下，完成星體、宇宙學的初始科學目標成了不可能完成的任務。
導致實測極限星等較差的緣由是多方面的，但大體上無外乎兩個方面：望遠鏡設計、安裝沒有達到原定指標；望遠鏡臺址的氣象條件不符合原定構想。
《可行性研究報告》中提及，當視寧度為3角秒、天光照度為21等／平方角秒時，對于20.5等照度的星體雜訊仍可達到11.7。通常覺得，幀率超過10時波譜是可用的。實測中，在上述臺址條件下，并沒有達到這一指標。儀器狀態(tài)極端好的情形下以前達到過極限星等19等。但這不具備實際價值，由于一年也沒有幾個夜晚有這么好的運氣。而所在地浙江興隆長期檢測數(shù)據(jù)表明視寧度平均在2角秒左右，無月夜的時侯天光色溫也在20.5—21等/平方角秒，這與立項時對臺址的預測差異不大，因而臺址似乎不能為觀測性能增長甩鍋。
據(jù)悉，《可行性研究報告》中提及測天體的總效率，即天體單位時間發(fā)出的光子經過鏡面反射、穿過光纖和波譜儀，在CCD元件上最終測量到的比列要達到16%。而實際上在開始巡天的頭三年總效率僅能達到1%—3%，那么大的差別其實也不能全怪臺址。
遺憾的是運行6年多來沒能產生一份客觀、科學的技術剖析報告，詳盡地探討什么問題是因為光學設計、安裝調試等引起的天體物理學高端雜志，什么是由臺址引起的。為此，這個鍋由誰來背仍然無法定論。并且在沒有科學根據(jù)的前提下，簡單地把所有問題推給臺址其實是有失公允的。
■蛻變
在國外外專家的不懈努力下，蝶變?yōu)橐慌_腳塌實地、給銀河系做“星口普查”的望遠鏡。根據(jù)它的觀測能力，北半球天空依然有一億左右的星體可供觀測，它們中的99.99%都沒有波譜數(shù)據(jù)。這依然是一項世界級的工作。
星體波譜的觀測最初只是巡天的一個很小的附屬目標。自2007年起，這個小目標開始即將步入視野。2012年即將巡天開始之前，巡天策略逐步由宇宙大尺度結構為重點轉弄成了河外天體和星體各占一半。而第三個科學目標多波段天體證認由于涉及觀測源較少，對整體巡天策略影響較小。在當時，這實在是一個無奈的選擇，由于看不到比SDSS巡天更暗的星體，假如星體也不看，那就可以直接搬到博物館了。因此，低碼率波譜儀專門進行了改進，致使區(qū)分本領有了一定提高，以“兼顧”恒星觀測。
雖然18等的極限星等仍然對解決好多銀河系的科學問題有很大制約，但在北半球天空依然有一億左右的星體可供觀測，它們中的99.99%都沒有波譜數(shù)據(jù)。如此巨大的波譜樣本依然是一個世界級的工作。為了深入剖析舉辦銀河系巡天的科學意義，一個中俄合作小組相繼舉辦了4年的核高基，最終于2012年將有關銀河系巡天的科學目標和巡天計劃匯總成論文，發(fā)表在《天文學和天體化學學研究》上。
與此同時，面對儀器、臺址、觀測模式等眾多問題，來自國家天文臺、北京學院、上海天文臺等單位的天文學家并沒有舍棄，她們會同美方的合作專家和運行中心以及北京天光所的工作人員們經過無數(shù)日夜的磨合、探討，有時甚至是爭吵，不斷探明問題緣由，找尋解決和改進方案。雖然不是所有問題都最終得到解決，而且經過兩年不懈努力，總算完成了一次不算完美但也差強人意的蝶變。那種志存高遠、要為宇宙畫像的最終弄成了腳塌實地、給銀河系做“星口普查”的“郭守敬”了。
1年先導巡天加上5年即將巡天出來，90%以上的波譜都是星體波譜，雖然沒有官方申明，巡天事實上早已成為以銀河系巡天為主導的項目了。
■危與機
步入21世紀以來，銀河系研究掀起了一個全球性的高潮，“被迫”轉入銀河系研究反倒促使了它的成功。在整個2010年代，甚至到2020年代前半段，銀河系巡天產出的數(shù)據(jù)都將是全球銀河系研究獨一無二的財富。
危與機是硬幣的兩面。以前處于危險的邊沿，假如那次捉住機遇的話它可能成為宇宙學研究最重要的巡天項目之一。危情之下，辛運地捉住了另一個機遇——銀河系巡天。
實際上并非主動決定以銀河系巡天為其新的主要科學目標，情勢所迫而已。并且，剛巧步入21世紀以來銀河系研究掀起了一個全球性的高潮。首先是SDSS在銀河系領域完成了幾項開創(chuàng)性發(fā)覺，進而使銀河系的話題成為焦點，其次冷暗物質宇宙模型在大尺度、高紅移獲得了極大成功天體物理學高端雜志，但依然須要在星體尺度上得到有效驗證，銀河系正好是一個最佳偵測星體。在這樣的背景下“被迫”轉入銀河系研究反倒促使了它的成功。
在整個2010年代，甚至到2020年代前半段，銀河系巡天產出的數(shù)據(jù)都將是全球銀河系研究獨一無二的財富。2013年，意大利空間局發(fā)射了Gaia天體測量衛(wèi)星，因而開啟了銀河系研究的新紀元。從2016年Gaia發(fā)布第一批數(shù)據(jù)仍然到2025年左右，都將是與Gaia匹配最好的地面波譜巡天項目，因此被全球天文學家所注重。注定會和Gaia是天生的一對。雖然沒有Gaia數(shù)據(jù)，迄今為止也在稀有星體偵測、銀河系結構、恒星運動學等方面作出了一批具有重要意義的成果；在太陽運動速率、暗物質密度測定、銀河系總質量稱量等方面給出了新的結果。非常須要強調的是，和知名的巡天項目舉辦了緊密合作，在系外行星研究和星體數(shù)學方面取得了特別突出的成果，發(fā)表在包括《自然》在內的國際頂尖學術刊物上，突顯了其國際影響力。基于的數(shù)據(jù)發(fā)表的科學論文早已有大概20%是完全由國際團隊獨立作出的，這更突顯了項目越來越重要的學術價值。和同時期、同類型國際其他星體波譜巡天相比，在科學產出上并不落下風，科學成果的影響力也正在逐步顯露下來。可以說銀河系巡天前景一片光明。
■過去—現(xiàn)在—未來
因為計劃和結果南轅北轍，算不上一個成功的大科學項目。但它仍是世界上銀河系研究最核心的重器之一，是中國天文學榮登世界的重要標志。中國天文學家理應站在中國天文學的整體利益上審視的功與過，給它一個公平的歷史評價。
倘若從1997年立項，甚至更早的項目建議階段梳理的科學目標，我們會發(fā)覺明天的巡天項目可能是一個“假”的。
從這些研究宇宙學和河外天體的天文學家的立場出發(fā)，如何批評都可以理解，其實當年那些人都被誤導得不要不要的。最后呢，壓根沒干成這些事。
但是假如你們站在寬恕的角度，從我國天文學整體發(fā)展來看，現(xiàn)在的成績也算卓著，還是可以掏出來展示一番的。雖然開始的時侯并不是以銀河系為主要目標，但最終卻成了世界上銀河系研究最核心的重器之一，成為中國天文學榮登世界的重要標志。
假如還要非說失敗，未免就有些小家子氣了。其實，也毋須大吹大擂它怎樣大獲成功——不要忘了雖然有如此多人如此艱難地把它從一具“僵尸”拉回到了正軌，這個大科學項目現(xiàn)在仍是與當年的計劃南轅北轍，這無論怎樣都有些難堪。其實僅是運氣成份更多一些，加上好多實際參與人員自始至終不拋棄不舍棄。還要謝謝天上的這些星體，由于它們比星體更亮，比星體更多。
我仍然為之自豪的一點就是天文學家總是能否游刃有余地穿行在時間軸上，在過去、現(xiàn)在、未來之間御風而行。那個行當能有天文學家那樣開闊的心胸，容下百億年的滄海桑田？在對待的問題上，中國天文學家也要有這么的心胸。看過去，看如今，看將來，不要被自己昏暗的研究領域和利益畸戀所束縛，站在中國天文學的百年大計上審視的功與過，給它一個公平的歷史評價。