2024-11-30
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編者按:習近平總書記指出,“科學普及是實現創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎性工作?!睘橹Ω咚娇萍甲粤⒆詮?,中國科協(xié)科普部聯合光明網推出“院士高端科普”欄目,邀請各領域院士就我國當下熱點科技問題給予權威解答,服務引導更多科技工作者提升科研科普能力,促進全民科學素質提升,為科技強國建設貢獻科普力量。
中國空間站工程巡天望遠鏡(CSST)是大型空間天文望遠鏡,口徑2米,兼具大視場,多波段和高像質的優(yōu)異性能,并具備在軌維修升級的能力。CSST以大規(guī)模天文巡天為主任務,有望在宇宙學、星系、銀河系、恒星以及行星等多個天體物理領域取得重大科學發(fā)現,其產生的數十PB數據也將為天文計算交叉學科領域帶來挑戰(zhàn)和機遇,我們將迎來太空巡天的黃金時代。
空間望遠鏡有著地面望遠鏡無法媲美的觀測優(yōu)勢,非常適合于天文學研究。美國的哈勃空間望遠鏡是一臺通用型望遠鏡,而中國空間站望遠鏡是一臺巡天望遠鏡。那么,我國為什么要研制一臺空間巡天望遠鏡呢?
天文觀測可以分為兩類:普查和精測,兩者互為補充,巡天就是對宇宙天體進行普查。20世紀70年代以前,天文學的重點是恒星物理的精測研究,主要用4~5米級口徑的光學望遠鏡開展天體的光譜觀測。20世紀下半葉,天文研究的戰(zhàn)略方向開始發(fā)生轉移。類星體、宇宙微波背景輻射、宇宙大尺度結構及暗物質和暗能量等重大發(fā)現對巡天觀測提出科學需求。
另一方面,近幾十年來探測器、大數據、高速網絡、高速計算機技術、光纖技術、計算機模擬技術、空間技術等革命性的技術進步為光學大巡天準備了條件。
目前世界范圍內有三大空間巡天計劃:美國的WFIRST,歐洲的EUCLID,以及中國空間站巡天望遠鏡CSST。其中,中國空間巡天望遠鏡的成像質量、巡天面積、波段數量、極限星等、光譜等性能是世界一流的。
我認為,CSST的巡天數據圖像不應當鎖在象牙塔,只供天文學家研究,應當向全社會公開,要讓公眾參與,了解宇宙。社會公眾從單純地“觀看”宇宙到“參與”對宇宙的研究,是對公眾進行科學宇宙觀教育的最好方式,同時也可以推動公眾科學素質提高。
當前已經進入太空巡天的黃金時代,科學家需要大樣本的天文學數據來研究宇宙的起源和演化,而CSST看宇宙的分辨率是0.1角秒,相當于看見2公里遠的小米,清晰度比肉眼高2000倍,它的靈敏度可以觀測26~27等星,比肉眼靈敏1億倍。
同時,計算機技術的發(fā)展和數字化也讓處理海量數據變得更加容易。上世紀80年代,購買300MB的存儲器就要花3000美元,今天1TB的存儲器只要幾十美元。
根據測算,CSST每天觀測300次,將產生海量的科學數據,要處理的圖像超過7.2萬幅,但是在技術發(fā)展的“加持”下,存儲器已經不是一件難事。
CSST目前已經占有“天時地利”,只缺“人和”,需要數以萬計的科學家來處理海量科學數據。
隨著同一視場多種顏色以及不同時間觀測到的圖像越來越多,需要同時處理同一視場的各次曝光的圖像,如尋找小行星,發(fā)現超新星、超高速星,合成彩色圖像等。但現階段國內天文工作者還不多,而人在處理科學數據中有著不可替代的重要作用。
因此,我呼吁發(fā)動全社會參與CSST圖像資源開發(fā)。社會中有中學生和社會天文愛好者兩類豐富的資源,可以充分利用。例如美國天文學家米爾頓·赫馬森,他原本是天文臺看門人,但通過自己的努力,成為了哈勃的首席助理和觀星師,這充分證明社會天文愛好者也是“臥虎藏龍”。
事實上,公眾參與天文學研究,也不是什么新鮮事。由國家天文科學數據中心基于真實天文科學數據策劃并實施的“引力透鏡搜尋公眾科學項目”正式啟動,中學生、天文愛好者都可勝任。在國際上,Galaxy Zoo公民科學項目也一直進行,并有了很多有趣的科學發(fā)現。
CSST有兩部分工作,一部分需要艱深的知識,還有一部分靠人眼發(fā)現很多有價值的天體。CSST獲得的海量天文圖像是巨大的科學寶庫,人眼觀察天文圖片的作用是計算機圖像處理所不能替代的,發(fā)動全社會參與CSST圖像資源開發(fā)是開展全社會宇宙觀教育的偉大工程。
為了鼓勵公眾積極參與,我認為公眾的發(fā)現也可以出版圖書、發(fā)表論文。在目前的條件下,可以準備專用的交互式目視天文圖像處理軟件,自動生成統(tǒng)一格式成果上報報告,同時開展培訓進行網上教程,每年舉行一次成果交流會。
我希望這項工作可以逐步推進,如果做成了,將提升全民科學素質。這是一項至少歷時10年的偉大科學工程、偉大科普工程和偉大人才工程。
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