顶楼复式有什么弊端？ 第1页

@Dilililidilililidada 回应一下你的几个问题。首先请允许我说，有质疑的声音是很好的。我个人觉得目前把讨论集中在技术环节上比较好，程序上的很多事情，当事人或者处于压力不愿意说明，或者给出的意见有失偏颇。现在看来，想梳理一个清晰公证的时间线，在你我这个层次上做不到，而目前所有的报道也都做不到。(黑体部分为引用你的话)

『因为天体物理学家刚开始极为不配合，一心寻求国际合作，甚至担心自己建造会影响到申请国际合作的科研经费”』

这个说法有失偏颇。熟悉背景的人应该知道，在LAMOST设计阶段，天光所就已经有了建设更大望远镜的计划。这些都不是“小道消息”可以从文献还有报告里看到。在12米的争议前，先有的是自行建设20-30米级望远镜和参与国外合作(TMT)的争论。这个争论也是天光所的声音非常响亮。但实际上『两条腿走路』，一边自建，一边合作，是天文界整体的共识。崔院士也承认这一点的。

2003年紫金山天文台台刊第22卷第一期，苏定强院士在《未来的地面和空间大望远镜以及我国目前的大项目》一文中，明确提出『最后，报告人建议我国参与到国外合作研制FGT或NGST的工作中，特别强调要有天文学家和工程专家参与进去』。『NGST』指的是现在的JWST，『FGT』指的是『未来大望远镜』就是现在的TMT，GMT，E-ELT这些。可以看到，苏院士为首的中国天文设备界对未来天文设备发展有着清晰的认识和超前的野心。苏院士在『建议』中明确提出『但是也应该承认，这些项目 (LAMOST, FAST, SST) 和国际上现有的大项目，下一步准备研制的大项目相比，分量上是有相当差距的』，『将来国外完成30m，100m望远镜和NGST后，我国天文学家恐怕仍然是极难申请到时间的，不使用这些最先进的大设备，从总体上说我国天文学家恐怕仍然是很难赶上国外的』。这个认识，可以说是相当的到位。

但在如果解决这个问题上，苏院士的想法也很『激进』：『照常规，我国下一步应当研制8-10m的地面望远镜和类HST空间望远镜，但。。我们仍然落在人家后面一大段』，『。。国家领导人提出『跨越式发展』，『不要老是跟踪』，我很赞同，。。。我认为：我们应该跨过8-10m和HST这一步，直接跨到去研制30-100m FGT和NGST』。

不过，苏院士对我国天文领域的技术和财力认识都很清晰，所以才提出了让中国天文学家和工程师参与下一代项目的『天文目标的确定，设备方案的制定』；苏院士甚至给出了非常到位的建议和前瞻『建议国家给出优惠政策。。。一部分加工或总装在中国进行』，『在这样的合作中，中国是否会被『淹没』『吃掉？』只要参加进去的中国人努力，后果绝不会是这样的。。』。

三十米望远镜代表团第一次访问中国的时候，去了南京天光所报告，崔向群院士亲自接待，美方代表团Jerry Nelson，Garry Sanders，Luc Simard都在，可以说光学，项目管理，设备的大牛都在。如果崔院士记得，当初报告后，有一个傻乎乎提了三个问题的光头 (关于激光导星设计的变化，和GMT的比较，还有MOSFIRE作为prototype的研制，会后Luc Simard还单独找我进一步解释MOSFIRE)，那个人就是我。随后代表团去了北京，在国台开第一次中国TMT会议，天光所的领导也在，陈建生院士也在。

实际上，正如苏院士的设计，TMT的参与没有走花钱买时间的路线。中国的天文学家现在在科学筹备委员会，在重要初光仪器的科学委员会里都有贡献；天光所团队也在积极参加TMT和仪器的设计；有部分TMT的设备会在中国生产，包括长光所这样的单位。苏院士的愿景是符合中国天体物理界的热切需求的，这个进程从来没有停下。并不是『天体物理学家不配合，寻求国际合作』，应该说是『天文科学和技术界达成共识，一致认为深度参与合作是重要的下一步』。

至于为什么走到12米，内部的消息我不乱说。我只能说，从科学上是必要的。苏院士的分析只有一点不对：在30米时代，8-10米望远镜，甚至4-6米望远镜不仅不会落伍，反而在科学上依然会保持着旺盛的生命力。这一点，如果你关心，我可以展开讲。至于为什么天光所后面强力推进自己建设20-30米望远镜，为什么最后又定在了12米望远镜上，确实不是我这种『圈外人』能够乱加推测的。

『4镜强调的优点必须承认，且没有3镜方说的不堪。至少巡天功能在军事上还是很有用处的，但我觉得没有必要在12m上关注这个』

你说的对，四镜的优点应该承认

在Ma & Cai 2017的回应文章里，作者在摘要里就指出：

『SYZ design yields a good imaging quality and has a relatively flat field curvature at Nasmyth focus』(SYZ设计在耐焦上有更好的成像质量和更平坦的视场)
『We find that although a SYZ telescope yields a superb imaging quality over a large field of view...』(我们发现，虽然SYZ设计能够在更大视场内获得优异的成像质量...)

华中科技大学的望远镜设计书中，附录里比较了两种设计。

『 对于 SYZ 光学系统的成像质量,图 1-2 展示了该设计各个视场几何设计像质
的散斑图。在该设计中,全视场内 EE80 直径小于 0.001 角秒,在全视场内是接
近衍射极限的设计。同时,SYZ 设计耐焦焦平面的曲率半径为 8.85 米,因此较
两镜系统而言(RC 为 2.64 米,AG 为 2.73 米)相对比较平缓,便于大视场仪器
系统的设计与开发。』

『 与一般的两镜系统相比,SYZ 设计拥有相对较小的场曲以及全视场内非常优
秀的几何设计像质。』

至少在光学设计者的眼中，没有回避四镜的优点。

在Nelson Report中：

『 The focal plane of the RC design is
strongly concave towards the tertiary, the focal plane of the AG design is strongly convex
towards the tertiary, and the focal plane of the SYZ design is relatively flat.』(RC设计中焦面强烈凸向第三镜，AG设计中焦面强烈凹向第三镜，而SYZ设计中焦面是相对平坦的)

『...The maximum tilt at 3.75' off-axis for the SYZ design is roughly 0.9 degree. The SYZ design clearly has an advantage here...』(这段是在讨论耐焦上的光纤光谱设备；光纤需要相对于焦面有一个倾斜角度，这里SYZ有明显的优势)

在国际评审委员会的评审中：

『The NIAOT optical design favored the so-called 'SYZ' four-mirror solution, which gives excellent formal image quality and a nearly flat, telecentric image surface at both prime, Nasmyth, and crude foci.』(懒的翻译了。。。意思是一样的，视场平，象质好)。

至少在两组独立的国外评审中，也都没有回避四镜的优势。

我非常同意你说的，在完整的读过三镜设计，Nelson报告和国际评审报告前，不应该对四镜设计盲目评价，更不应该『为了黑而黑』。但是同样的可以问，『觉得四镜更好的人是不是对三镜的评价也过于保守了呢』？如果四镜就是这么好，为什么这么多天文学家担忧，几组国际专家表示了顾虑？谁不喜欢大视场，哪个不喜欢好象质？这些问题最终，还是都要回归技术讨论的。

至于『大视场巡天』的问题，可以说，目前陈院士和崔院士的回应中的讨论都不到位。而且主焦点的问题和三镜四镜设计并无必然联系，最终依然要回到科学目标和回报的讨论中来。我认为，在目前三镜四镜的技术争论中，主焦点的争论是分散注意力的。按照12米望远镜的科学需求，主焦点根本就不应该作为重点。崔院士自己也承认，主焦点设备不是十三五建设期间需要考虑的。但是在之前的技术讨论中，天光所团队确实强调了主焦点的重要性。如Nelson Report中：

『There may be variants including a faster primary, but we are informed by NIAOT that this would preclude a prime-focus camera with a really wide field of view, which they prioritize highly』（设计上包括主镜焦比在内的因素都还有变化空间，但天光所团队告知我们，那样会影响在他们设计中优先级高的主焦点大视场照相机的设计）。

我现在正在努力地把技术资料读懂，翻译成中文。由于工作的时间限制，进展比较慢。大视场巡天的问题，如果你感兴趣，我可以再详细地和你讨论。

『看法3：从新闻报道上看无论是12m的最初准备阶段，遴选阶段还是正式入选十三五，活跃在最前面的都是崔院士和南京天光所，现在3镜方颇有一脚把别人踢开的趋势。』

请结合我对你『看法一』的回复。还是要承认，我并无更多的内情，但是只是结合之前国内天文界的一些讨论，我认为12m项目的出现是很突然的。而且我觉得作为一个十三五项目，天光所作为一个技术单位单方面的强势推动并不是最好的方式。

国家天文台和大科学中心的组织从体制上说，是合理的。至于组织的好不好，需要『圈内人』来诚实的评论。不过就我所知，讨论过程中，UCO的专家一直和天光所团队保持着联系，还曾邀请崔向群院士和梁明来加州访问，讨论。种种原因没有成行，颇为遗憾。而国际评审团队的选择也是咨询了天光所团队的意见，并考虑了他们的推荐的。在国际评审团队中，你可以看到有当年和崔向群院士在VLT主镜支撑上合作过的工程师，也有参与过LAMOST评审的几位专家；四镜设计的文章中专门和E-ELT进行了比较，在折轴焦点的保留上，也拿E-ELT作为例子，而E-ELT的主要光学设计师，就在这个国际评审团队中。这样的做法，我不觉得是『一脚踢开』。

『问题1：马东林出现的时机很微妙。

问题2：为了洗清别人扣的帽子，请问马东林提出的3镜方案与TMT的区别，到底是不是TMT的试验品？

问题3：马东林的专业性』

这三个问题能否一并回答你？我理解你的好奇心，我也有同样的好奇心。比如为什么发出了那么多邀请，只有两份申请？为什么很多在光学领域比华中科技大学有经验得多的单位对十三五大项目不感兴趣？这里面的问题，除非有圈内人出来说，谁都不能确定到底如何。这么讨论下去，最后难免成了诛心和泼脏水。我能以我个人名义回答你的是

1) 华中科技大学在天文望远镜的设计经验上显然是不如天光所的。马东林作为一个年轻学者，在望远镜设计上的资历显然也是比不过天光所团队里面的专家的。但资历和年龄等不等于水平？这我无法评论。我能说的是，望远镜的光学设计在纸面上算不上多么有挑战的课题，是有 很多成熟的经验可以借鉴的（参考下一条）。把一个设计和一个人的资历水平，出现时机捆绑起来，不利于客观地讨论技术问题。

2) 三镜方案是基于Keck望远镜的设计和加州大学天文台专家的意见修改而来的。这一点无论是从华中科技大学自己设计报告中，还是从和Nelson report以及Keck blue book的对比中都可以看到。在这期间，UCO的几位天文学家在毫无利益牵扯的情况下付出了很多的心血，尤其是刚刚去世的Jerry Nelson教授。在UCSC的同学都会知道，Jerry在人生最后阶段受到中风困扰，说话都困难，依然参与讨论和撰写报告。

3) 三镜设计不是TMT的试验品。TMT不需要这个试验品，按照现在的进度，12m和TMT究竟谁先完成还不好说。。。TMT经过了多年的设计和讨论，以及多轮的评估，已经基本定型。如果不是因为夏威夷原住民抗议，现在都应该在建设中了。说3镜设计是TMT的『试验品』，既不了解TMT，也不了解12米。

『问题4：如果现在崔院士他们改做3镜，一点也不违背你们的所谓的科学目标，你们会写公开信拥护吗？恐怕你们还是会用lamost作为攻击点不遗余力的去攻击吧。那到底谁建呢？怎么建呢？3镜方能给出答案吗？毕竟现在是建望远镜的问题，至于科学目标，其实早该在申请之前就应该讨论明白的，然后配合技术专家去申请项目，而不是之前不配合，现在又吵着嚷着不考虑科学目标了。不要说什么华中科大提又不是华中科大造之类的不负责言论，华中科大的马东林其实就是一个傀儡，谁都能看得出来。大BOSS是谁呢？水很深啊，让人非常怀疑。』

好长的一个问题，容我慢慢回答：

1）如果天光所团队愿意在『三镜』设计上合作，我个人举起四肢支持。公开信不是我一个人说了算，但是大家要是不烦，我会有这个意愿的。

2) 如果你读过国际评审团队的意见书，相信你会同意，这份意见书水平很高，更应该令大半个中国天文界汗颜，并且重新审视自己。意见书对选址，项目规划安排，到国内合作的组织都提出了含蓄的批评。这份意见书现在我经常拿出来绝不是单独想反对四镜设计，而是想敲打包括我在内的所有同行。技术上达成一致，国内通力合作是必须的。

3）关于LAMOST，并不是我们在『不遗余力的攻击』。就我个人而言，认真组织对LAMOST的经验，教训的总结和任何项目无关，是天文界应该自上而下做的。现在我有时会强调LAMOST项目的一些不足，是因为崔院士在不同场合表达过：『天光所有了LAMOST的经验后，已经具备了建设10米望远镜的能力』。这一点我不认同，无论是从经验上，还是技术储备上，天光所都还没有说这个话的底气。最简单的，天光所任何一个人都应该承认，天光所还没有建设4米级地平式通用望远镜并为之提供科学仪器的经验。而且，LAMOST建设中反应出的一些问题，在12米的设计中，必须要予以考虑。

4）『三镜方』这个说法技术上不够准确。中科院大科学中心参考了国际评审意见后，选择了三镜设计，准备了十三五项目计划书。无论采取哪个方案，都应该经过大科学中心，都应该经过独立评估。谁建？国内任何一个单位，包括天光所，都没有独立完成12米建设的能力，华中科大更没有。通力合作是唯一可行的道路，能不能做到，要看院士们的意愿，大科学中心的领导能力，学界的监督和推动。坦率的说，我不知道有多大可能。

5）关于科学目标，国际评审委员会对于现有科学目标的准备提出了意见。任何有天体物理博士学位的人都能看出来，现在科学目标的详细程度远远不足以提供真正意义上的技术指导。这是必须要指出，并且反省的。我们有这么多国际一线的天文学家，为什么拿不出一份真正像样的科学意见？是时间紧？是组织得不好？是科学家对于自己的意见被采纳没有信心？坦诚的回答这些问题我觉得是很有必要的。

6）『傀儡，大BOSS』这个说法我觉得不够谨慎。陈建生院士对三镜设计表达了强烈的支持，如果你觉得这就是『大BOSS』，那我也不知道如何反驳。更多的『内情』我也不了解，没兴趣去了解。但至少我个人期待的是不以任何一个院士的个人喜好和意见作为望远镜设计选择和建设规划的决定性意见。如果说『BOSS』是谁，我希望是国内一批坚定支持三镜设计的一线科学家。这些人有过大望远镜使用经验，参加过基于这些望远镜的项目，并会利用这样一台望远镜设计科学。至于你反复提到的马东林和华中科技大学，我想，在现在整个天文界如此的关注下，12m望远镜绝不会成为某个人功成名就的平台和某所学校的囊中之物。我和一批朋友反对的就是这样的行为。

『说到底还是以科学的名义在争取谁作为总体单位。某些天体物理学家总是以科学的名义自居，其实是极其自私的，无论是在起初反对自建并积极参与国际合作上，还是现在。一直说国内的建造技术不行，你们倒是支持一下啊，总是扯后腿。仅就这件事上你们的所作所为，请反思一下，中国天文学该怎么走？天文技术专家是天文学家吗，还是在你们眼中就是一个工程师？不要总是用户用户的，大家都是乙方。』

关于科学目标的批评，我觉得非常有意义，但是在12米望远镜上坚持『科学驱动』，我毫不动摇。『技术驱动』不是不可以支持，也不是没有成功的例子，但要看基础，要看目的。如果12米望远镜建成，天光所希望主导一架中口径的望远镜作为原型测试一些新技术，我想天文界不会有很多人反对；如果天光所现在要先建一架2米的望远镜，验证四镜设计的关键技术，我想也不会有很多人反对。但现在国内天文学群体在壮大，国际合作增多，国内2.4米以上通用望远镜数量为0。在这个背景下，12米的意义和关键程度不言而喻，作为科学群体要求慎之又慎我觉得不是自私。

事实上，如果你回顾LAMOST的早期规划，可以看到很多国内一线科学家的身影。其中有些人为了LAMOST的河外巡天出谋划策，仅仅在光谱观测源的挑选上，就付出了很大的辛苦。这我觉得是极其不自私的。而LAMOST最终在河外科学上的遗憾，对我们来说是遗憾，对这些人简直就是切肤之痛。

工程师，是一个多么值得骄傲的称谓？在国际评审委员会里面有两个名字：Bernard Delabre和Lothar Noethe，他们的职位都是欧洲南方天文台的工程师。Bernard是2017年的Tycho Brahe奖的获得者。这两个人在过去40年里，对ESO多重要，对NTT多重要，对VLT多重要，对E-ELT多重要，在介绍欧南台发展的书籍<Jewlery on the Mountaintop>中都有描述。这样的工程师，说得多重要都不为过。简单的纠结天文学家，技术专家，工程师这些头衔，也反应了国内工程和学术界的割裂，双方都有责任。在国外的哪个不知道一群跨在技术和科学两界的巨人呢？如果能参与到科学目标的设计和学术项目中来，为什么不能叫天文学家呢？如果国内有『天文学家』仅仅因为对方是工程师或者技术人员就不屑于解释科学目标，我个人希望第一个大嘴巴抽他。但是我也非常诚恳的希望不要听到『你们懂技术能有天光所的人多？』这样的口气。

最后，请允许我以一段引用结束我的废话。这段话来自三十米望远镜的『科学驱动需求文档』(Science-Based Requirements Documents):

"This document describes the science-driven requirements for the Thirty-Meter Telescope project...These broad science goals have motivated a set of science-driven observatory capabilities and requirements that are described in this document, representing the consensus view of the Science Advisory Committee and the Project Scientist , after consultation with many expert engineers and scientists within the broad TMT community"
(这份文档描述了三十米望远镜项目科学驱动的技术需求。。。这些覆盖面宽广的科学目标成为了本文档描述的一系列关于天文台观测能力和技术需求的动机。这些技术要求反映了科学顾问委员会和项目科学家，在广泛征求了TMT社区内大量技术专家和科学家后给出的一致意见。)

我衷心的希望有一天我们也能把这样的一段话，问心无愧的写进我们12米的技术文档中。

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@狐狸先生 @陈昱光 的答案都很好，我也很推荐

大型光学-红外望远镜科学共同之声 The Community Voice of the Large Optical/Infrared Telescope

这个网站里分享的内容，以及背后平台上面的讨论。另外，很不要脸的再把我自己之前的一点废话拿出来：

黄崧：如何评价12m光学红外天文望远镜？

后面说几句不客气的话：

1) 中国天文界迫切需要中等到大口径的光学-红外地面设备。不仅是为了增加我们在科学界的竞争力，更为了训练下一代的天文学家，让他们能够为使用30m级望远镜和各种空间设备思考科学问题做好准备。

2) 3镜与4镜的争论不是简单的『保守』和『创新』的争论，也不是简单的『科学驱动』和『技术驱动』的争论，这是伪命题！

- 3镜系统成熟不假，但是并不落后! 这是一种以Keck望远镜设计为蓝本，修改而来的设计，经过了实践的检验，非常适应10m级通用望远镜的科学应用。在新的大望远镜设计上，10m的LSST设计独特，但那是一架以快速时域巡天为主要科学目标的专门巡天望远镜；39m的E-ELT采用了5镜设计，但是，第一，E-ELT的科学目标和技术指标与12m LOT有很大不同，第二，E-ELT的设计是否成功，没有先例可寻。最近还有对E-ELT之前设计中某些疏忽的讨论。4镜强调的主焦点大视场能力也不是不可以在3镜上面实现，日本的Subaru望远镜就是一个典型的例子。

- 4镜系统并非是多么激进大胆的创新，甚至说这是一种完全新颖的设计也是要加好定语的。在Su et al. (2016) MNRAS的文章里，作者回顾了这一设计的发展过程，并且指出了" Since all these
features originate from the Chinese 2.16-m telescope...." (所有的特点都起源于兴隆2.16m望远镜的设计，这是40年前设计的望远镜)；作者在文章里也指出，国际上对8-10m望远镜主焦点大视场的探索也不是由这个设计开始的。非要提技术驱动？那么这里的『新技术』具体是什么？『驱动』的又是什么？至少在现有的技术和科学预研中没有足够的讨论。

3) 任何在科学项目讨论中把民族自尊心拔得比科学目标还高的行为都是耍流氓。国际上8-10m望远镜的建设开始于30年前，已经有>10个成功或者不太成功的例子。我们现在做的是追赶，是补课，要谦虚，要知道学习从哪开始，创新从何而来。建设12m望远镜不是搞量子通讯，不是搞可控核聚变，国际上有成熟的团队，有非常丰富的经验和技术储备。

- 按照建设通用望远镜目标邀请的国际评审团队非常有说服力，包括了几乎所有成功的大型地面光学望远镜的设计者。任何无视这支评审团队的意见，转而诉诸『自主设计』『国内首创』这类『情怀』的行为都是耍流氓。评审团队的意见里对两种设计的优劣有着客观的评价，并没有回避3镜系统的弱点，最终还是要靠科学目标来定夺。这就好像巴萨，皇马，曼联，大巴黎，切尔西的教练合在一起讨论，写了份文件，指出天津泰达队伍建设中的问题，然后你以国情不同不予理睬一样，是很弱智的。

- 要论自尊心，自豪感，我们最可以骄傲的是华人天文界有一批诚心诚意在为中国天文服务，为下一代付出的科学家；更有一支平均年龄非常年轻，非常有能力的青年天文学家和学生团队。这些人涵盖了12m望远镜科学目标的方方面面，很多是从学生时代起就有使用8-10m望远镜经验，参与国际一线合作。正是在这些人的帮助下，LAMOST这架历经坎坷，错过了原有机会的望远镜才能开辟新战场，焕发生机。把创新的信念托付给他们，诚心诚意地让他们参与进望远镜的科学设计，最终不会让人失望的。

4) 任何拿LAMOST来试图证明『国内自主创新』在天文界取得成功的行为，不是傻，就是坏。国内有很多天文工作者为了LAMOST望远镜付出了巨大的努力，我们从完全没有经验开始，逢山开路，遇水搭桥，才有了LAMOST的运行。在银河系恒星巡天这一领域，靠着一大批天文工作者们的艰辛付出，LAMOST才凭借着巨大的巡天体量成为了能和RAVE，APOGEE竞争的项目，至少在科学产出数量上没有落后。这些人的辛苦值得大书特书，但是，也必须看到，LAMOST在建造的过程中遇到了各种本可以预见和避免的技术困难，本来可以在技术和科学上都有更好的规划。更重要的是，LAMOST完全没有实现当初制定的科学目标。就好像你要造一艘航母，最后成为了非常成功的海上主题公园，你敢拍着胸脯说你成功了吗？作为科学界，不应过多指责前人的判断，也不应该过分解读过去项目的问题，但至少应该做到客观地总结LAMOST项目的得失和经验，为后人所用，而不是揣着明白装糊涂的继续自吹自擂。

5) 以目前公开的技术文档看，12m项目从选址到科学项目的预研都还是不充分的。赶着十三五项目的死线是一个非常糟糕的借口，先拿到钱再慢慢完善科学和设计也是非常不负责任的行为。作为科学家，我们手里拿的是国家的经费，更是纳税人的辛苦付出，做不到最基本的严谨和负责是非常可悲的。