三十米望远镜的科学意义和技术挑战

　　一、引言
　　在当代科技发展中天文学处的时代特征是什么？用很简单的话来说，就是处于一个黄金时代。为什么是这样的呢？举几个例子：
　　2019年4月10日，人类第一次用分布在全球的八台望远镜为黑洞照了一张像，就是这样的一个＂甜甜圈＂，这是天文学一个非常大的事件，当时引起很大的轰动。这个科学成果4月10日发布，年底获得了国际上突破科学大奖，有300位科学家分享了300多万美金，比诺贝尔奖的奖金还高。在这项工作中，国家天文台支持的东亚天文台的一台设备是八台望远镜之一，所以我们有突出的贡献。中国科学家团队以上海天文台为领导，有14位天文学家参与，所以他们也分享了相关的成果，并且上海天文台举行了新闻发布会，这是非常重大的一个事件。
　　2019年10月份，诺贝尔物理学奖颁布给了三位天文物理学家，其中一位很有名，他是做宇宙学研究的，他用现代物理的理论来描述了整个宇宙演化的图像，并且他的理论描述都被观测证实了，所以他有资格获得这个奖项。另外两位是普林斯顿大学教授和瑞士大学的教授，他们因为发现了第一颗类地系外行星获得了诺奖。这些奖项都与望远镜有关。
　　2020年10月，诺贝尔奖物理学奖又奖给了三位天文学家，其中一位发展了爱因斯坦的广义相对论，用理论体系描述了有黑洞存在的天体，另外两位借助大型天文望远镜发现了银河系中心存在一个超大质量的天体，这个天体通过天文望远镜被证明是一颗巨大质量的黑洞，所以他们的成果也获得了诺奖。其中有一位女天文学家，她早期就是三十米望远镜的倡导者。
　　银河系中心存在着一个超大质量的天体，但是如果目视观测，只会看到一堆密集星场的图像，很难看到银河系中心。因为红外波段穿透力强，可以借助红外和现代天文高技术对银河系中心的天体成像，进行精确的定位。通过进行长时间的观测，可以得到这些天体运行的轨迹。刚才获奖的两批天文学家从1995年开始直到2020年观测了将近25年，在这些密密麻麻的恒星迹象中，特别重要的一颗恒星刚好完成了环绕超大质量黑洞转了完整的一圈，确定无疑的观测证据证明银河系中心存在一个超大质量的天体，再根据超大质量天体理论和其他的辅助观测，确定这是一颗黑洞。这样的天文学的成果所依据的就是强大的光学望远镜，而且还要有强大的科学仪器和现代天文探测的技术，其中一个就是激光导星自适应光学技术，像欧洲南方天文台是用的自适应+光干涉的技术，每一项技术都是非常专业的技术。
　　如上图，欧洲南方天文台用四个八米望远镜，加上周围四个一米级望远镜，组成光学干涉阵列，既要校正大气扰动，还要进行光干涉，把每个望远镜接收的光集成起来，形成一个锐利的星相探测一个天空的区域，这样的技术给人的印象非常深刻。欧洲的技术用到自适应+光干涉比美国的单台望远镜只用了自适应技术探测的信息更多。获得诺奖的那位女天文学家，Andrea Ghez,是TMT项目早期的项目科学家，她在很早的时候就提出对银河系观察要用到三十米望远镜这样的量级。对银河系中心的观察，十米及八米级望远镜和三十米望远镜的观察给出的物理信息是不同的，如果对广义相对论进行复归水平的检验就必须要到这样的程度。其实三十米望远镜主要的目标就是探测银河系中心超大质量天体，也是瞄准诺奖而去的，虽然她已获得了诺奖，但开拓的领域后面还有更广阔的应用空间。
　　宇宙诞生于大爆炸逐渐演化到今天的样子，这样的物理图像在观测上被逐步证实很大程度上是取决于三台非常主力的观测仪器，特别有代表性的是以哈勃望远镜为代表的空间观测力量，剩下北半球十米和欧洲的四台八米望远镜，并驾齐驱地探测。在20世纪后半页和21世纪前十年取得了的重大成果，从2011年到今年的十年间，诺奖给了十位天文学家，2011年给了三位从事观测领域的天文学家，他们所依赖的观测工具很大程度上离不开这三台重要的设备。今年十月份JWST发射升空了，可以对宇宙进行更深邃的探测。地基是三台三十米级的望远镜，包括国家天文台参与的三十米望远镜（TMT），这是跨时代的进步。在座很多科学家与我们一样，非常期待在这个时代我们能够有所作为，这就是我们选择这样的领域、代表中国科技力量参与国际科技创新领域的决策背景。
　　二、国际三十米级望远镜计划
　　三十米级望远镜这样一个大的仪器就是＂观天巨眼＂，可以用来回溯时空演化的踪迹。望远镜都有电磁波属性，电磁波跨越了十几个量级，从伽马射线、X射线、可见光、红外一直到射电，每一个波段都可以发展出一种类型的望远镜。目前的望远镜主要包括射电望远镜、光学望远镜、X射线望远镜等等，它们功能各不相同。每一种望远镜观察到的信息是完全不同的，光学波段观察到的物理信息最丰富，如果用观察人体来比喻的话，光学望远镜就是＂人脸识别＂。光学波段也演化出了各种类型的望远镜，大致可以分成普查型和精测型两类。普查型的望远镜，跟人类做人口普查一样范围要广，口径比较小但是观察范围比较大。我国的LAMOST望远镜就属于普查型的望远镜，但是它不成像，只做光谱普查。精测型望远镜口径要大，要有强大的功能，灵敏度、解析度要很高，灵敏度跟望远镜的口径平方成正比，这就是为什么望远镜要拼命做得大的原因。
　　望远镜要做大了也有制约因素，如果没有精确的科学仪器，望远镜做大了是无用的，精测型的望远镜在科学仪器辅助下才能发挥成像和光谱方面的功能指标。有了科学仪器辅助，灵敏度甚至可以达到口径的六次方，空间成像的分辨率可以达到衍射极限。
　　光学望远镜是所有望远镜类型里面比较丰富的。下图是国际上大望远镜家族，用望远镜的主镜组成来进行展示，一个圈是一个望远镜。通常单口径望远镜是单面玻璃、微晶玻璃做的，单口径望远镜玻璃镜片最大口径是8.4米，再大就做不上去了，因为有很多物理上的限制。口径继续增大就需要多镜面拼接，这是最近几十年成熟的技术。最经典的拼接技术是把镜面切割成六角型，一片片拼接起来。这种技术发展最成熟的是两台＂Keck望远镜＂，是美国加州理工学院和加州大学共同建造的。这一工艺的发明突破了望远镜口径建造的极限。在此技术基础上，美国的三十米望远镜（TMT）、欧洲的三十九米望远镜（E-ELT）方案才能顺利设计。美国另外一个方案，是用成熟的八米口径的镜面加工技术多加工几面组成望远镜阵。
　　欧洲南方天文台用四台八米望远镜组成的阵列，加上光学干涉技术，分辨率可以达到非常高。国际上最有名的十米级以上的望远镜，西班牙有一个10.4米的望远镜。我国的＂天眼＂FAST望远镜是射电望远镜，已经做到世界上口径最大。但是光学望远镜我们只有一台LAMOST，虽然拼接主镜是6.5米，但是它的有效口径是4米，而且还不具备成像的能力，与国际上的大望远镜相比，它的探测极限能力还差得比较远。所以我国缺乏核心的光学探测设备，这是我国天文望远镜的短板。
　　国际上要研制的三十米级口径的大望远镜，TMT、E-ELT和GMT，是21世纪天文学发展里程碑的建设工程项目，酝酿了很多年，但是实现起来道路还非常漫长。前期的探索，包括欧洲天文台想做到一百米的，结果技术上不可行；后来退到五十米仍然有技术难关；之后又退到三十九米。美国有两个方案，特别是三十米拼接的方案比较成熟，三十米望远镜的首席科学家杰尔就是＂Keck之父＂。当初国际上刚刚出现了这三个望远镜概念的时候，我们就进行了认真的分析，2007年我们对这三个建设方案就开始论证。当时中国只有两台两米级的望远镜可用， LAMOST还没有开始运行，但是国际上开始建设三十米了，我们有巨大的落差，这个差距如何弥补？只有抓住有利时机参与国际、融合到国际科技创新之中，这是一条捷径，可以迅速跃居到领先行列或者是同步发展行列，没有这个阶段中国天文发展很难超越。我们对这三个望远镜的技术方案进行了研究，都进行了谈判，发现三十米望远镜是可行的，所以我国在2010年决定参与TMT方案。目前建造三十米望远镜成为美国、日本、中国、印度、加拿大五国共同建设计划。美国还有另一个方案，是由美国、澳大利亚和韩国进行国际合作。欧洲的三十米级望远镜是欧南台在建望远镜计划。
　　建设三十米级的望远镜遇到的最大技术挑战，首先是要克服大气的影响。大气给天文的观察留了两个透过电磁波的窗口：光学波段和射电波段。光学波段虽然可以透过，但是大气层有扰动，光波进入的时候会引起了很大的扰动，所以波前会发生畸变，导致成像非常的发散，望远镜口径到三十公分以上大气就会对其产生影响。所以要建设三十米级望远镜，必须要克服大气湍流对天文观测造成的影响。用于消除大气湍流影响而发展起来的自适应光学技术这几十年已经很成熟了，这是地面原则上可以建造大口径望远镜的支持因素之一。如果真的可以完全克服大气扰动，原则上地基想建多大就可以建多大的光学望远镜。目前三十米阶段特别要关注用什么样的光学设计系统才能实现完全校正大气湍流对天文观测造成的扰动，因为只有克服扰动才能实现望远镜光学衍射极限的观察本领。正是因为这方面的考虑，欧洲39米望远镜的光学系统很复杂，传统望远镜系统一般都是3镜系统，而它是5镜系统，为了校正大气湍流，把一面主光路望远镜的第4镜要做成有变形能力的自适应副镜，所以造成了其光学系统非常的复杂。
　　TMT的方案采用的是传统的3镜系统，为校正大气湍流的扰动，把自适应光学系统放到了终端仪器平台上。做自适应校正的时候，探测器选择用自适应校正功能的科学仪器实现，把自适应光学复杂的光学系统建在望远镜平台上，这样就降低了望远镜系统的造价，把很大的精力财力投入到科学终端仪器的研发上。所以这两个技术路径不同。
　　美国的GMT望远镜，是七个8.4米的单镜面的拼接，其副镜也需要拼接，通过光学相位的校正来合成图像，技术上实现起来也非常具有挑战性。欧洲有三台39米口径，而美国有一台30米、一台25米，技术上美国无法与欧洲进行竞争。美国国家基金委是主管天文学发展的国家资助机构，他们说这两台望远镜不能独立分别的制造，必须要把它们集成起来，一南一北，北半球的TMT望远镜建在夏威夷，另一台放在南半球，北半球和南半球加起来是全球的覆盖。欧洲只能覆盖观察宇宙一半的空间，而美国如果是南北半球的话，就可以实现全球24小时不间断监测。美国的天体物理的规划，是美国国家航空航天局、美国能源部、美国国家科学基金委共同委托美国科学院组织制订的，每十年发布一次。2020年因为疫情原因，十年规划推迟到今年发布，下个月即将公布。这个方案是美国国家科学基金会尽力推进的项目，也是推动重点实施的项目，这两个项目都有国际合作，我国是TMT合作成员。
　　三十米级望远镜在科学上，在深入研究天文学上到底有哪些科学目标，美国国家基金会支持它和欧洲ELT竞争时特别强调的科学方面的竞争力是什么，我国天文学家对此也有系列的论证。总结有四个方面：揭示宇宙暗能量本质、探测第一代天体、理解大质量黑洞的形成与成长、观测系外宜居行星大气成份。在这些主要科学问题上，这样的大望远镜将会发挥主要作用。只有这样大型光学设备武装起来以后，这些方面才有可能有取得很好的科学上的突破。中国科学界有一个非常形象的比喻，21世纪天文学面临重大的科学问题是＂两暗、一黑、三起源＂，＂两暗＂是指暗物质和暗能量，＂一黑＂指的是黑洞，三起源是指天体起源、物质起源和生命起源。
　　为什么说三十米级望远镜可以作为巨大的时空回溯的机器？宇宙从137亿年前发生的那次爆炸事件，一直演化到今天，其中有一个特别特殊的阶段，宇宙从暗季（＂Dark Ages＂）到出现第一代天体的阶段，有很多天文设备可以观察，国家天文台有好几个项目也是在设计观察这样的宇宙演化的特殊阶段，在这个阶段预测会出现宇宙的第一代天体，在光学波段观察是真正接收到第一代的天体，对第一代天体的观测和研究就是三十米级望远镜最主要的科学目标之一。望远镜的口径决定望远镜探测的灵敏度，探测灵敏度决定了其观察宇宙的远近，现在的五米级望远镜可以观察宇宙临近的区域，十米级望远镜可以观察到宇宙几十亿光年远的地方，三十米级望远镜希望能够探测到宇宙第一代天体、宇宙出现第一代天体＂宇宙再电离＂时期天体形成的信号。包括美国今年要发射的6.5米口径的红外望远镜，其主要目标也是希望探测宇宙第一代天体的形成。
　　地球在宇宙中是不是一个孤本，宇宙里面还有没有类似地球这样的行星系统？答案已经是肯定的，因为从天文探测上面已经发现了四千多个系外行星系统。这些行星系统当中是不是有跟地球类似的，我们真还没找到。能不能找到也取决于下一代天文望远镜的观测能力，特别是三十米级望远镜。如果有的话这些行星系统如何形成，现在太阳系这样的系统在整个宇宙系统当中非常普遍存在吗，这些答案都不知道。如果真的是系外行星，就希望可以知道哪些行星是岩石结构、哪些是气体结构，岩石结构当中有没有像类似地球大气这样的成份，也涉及到到底有没有地球以外的智慧生命，能不能找到生命演化的痕迹，这是三十米望远镜的另一个主要科学目标。
　　上图是最近加州理工大学做的模拟，如果真的有外星人的话，在外太空从很远的地方看地球是这样的。把地球生命能够存在的主要信息模拟出来，在外太空观察，找系外行星系统就像找类似地球带有大气成份的行星，分析其大气成份，就是为了获得这样的图像，这样才能判断有没有真正的地外生命的存在。＂Keck望远镜＂观测到了其他恒星上的扰动，这是几颗行星在绕着类太阳这样的恒星的转动形成的，已经看到其存在了。但是还没有手段能够真正探测到底这些行星多大的质量。可以估算出其质量、估算出其组成，但是还无法探测其大气成份。我们希望三十米级望远镜真的可以探测其成份，包括水和氧的分子成份，甚至是甲烷、碳、磷这样的支撑生命系统形成的成份。在四五千颗这样的系外行星系统当中已经可以罗列出一些侯选的天体，不同望远镜可以进一步观察侯选的天体，所以非常期待三十米级望远镜能够在这个领域有很大的突破。
　　以上是三十米级望远镜科学上关注的事情，技术层面三十米级望远镜可以设计成各种各样的系统。其实工程上遇到的挑战更大，要设计成能够实现跟三十米级口径相应的复杂系统工程的实现挑战非常之大。首先是这样的巨大的结构在环境适应上面临的挑战，要进行超大精密光学系统加工装调和集成，即所谓的光学先进制造上的挑战；其次也要克服地球大气的影响，在三十米级望远镜上应用的自适应光学系统是下一代更有挑战性的自适应光学系统，叫做多层共轭自适应光学系统。另外，平台上实现的各种多功能多模式的光学仪器也是巨大的挑战。还有投资方面也非常的可观，这也是需要国际合作的原因。
　　三十米级望远镜面临环境方面的挑战，这么大的装置放在海拔四千米以上的观测站上，海拔高了以后风比较大，要设计非常好的防风装置。如何研究动力学上如何处理气流，具备气流条件下也要保持望远镜圆顶内外部空气对流的均衡，保持内外环境均匀的温度场，这样才不会形成大气流动。
　　三、TMT的国际合作及国内外现阶段进展情况
　　这么复杂的望远镜系统造价非常昂贵，这个望远镜预算达到25亿美元，技术上十分复杂，不是一个国家能够实现的，所以需要国际合作进行共建。我国参与三十米级望远镜已经十年了，在里面承担了很多技术任务，我们和美国、加拿大、日本、印度共同承担的建造任务，这些任务要有非常长的关键技术的研发阶段才可能实现。为什么中国当初选择TMT，而没有选择GMT、ELT，因为后两个项目参与就要拿钱，想做什么也不一定。TMT给了我们机会，特别是加州大学系统。我们的想法是参与国际合作，更多的希望做实际的工作，需要做技术的验证。当初谈判时加州理工、加州大学专家来华考察，说想做什么一定有具备相应能力。我们科学院系统，天文台和几个光机所、理化所等联合起来，把科学院优势力量组织起来，共同组成了由国家天文台牵头的团队。
　　在TMT复杂的技术系统里面，我们可以亮出一张张非常有特色的技术名片。主镜，三十米级望远镜是574面子镜拼接起来的，这些镜面在哪里加工、镜胚由谁提供，都有技术分工。574面镜面任务是分给了日本，分配给佳能公司、小原公司进行加工，现在已经生产了将近400面了。由他们分发给美国、中国、日本，最后按照要求加工成非球面面型的六角型子面。包括中国、日本、美国都愿意承担一部分主镜的任务，大家分工协作最后加工之后再放到美国集成，最后再运送到夏威夷进行主镜的安装，这就是完整主镜方面的生产链。每台六角型的子镜都是非球面的面型，574面的面型分80多种，所以加工起来难度不言而喻了。加工完成之后望远镜是非常薄的镜面，运行的过程中500多面拼接成一个理想的非球面的面型，受重力的扰动也要保持这样的面型，所以后面的主镜支撑是非常复杂的结构系统，这种结构系统都组成起来以后才能是完整的镜面系统。因此工程方面挑战也很巨大，这是其研发了将近20年的原因。
　　一台子镜加工好以后要通过振动测试。夏威夷是多地震的地区，测试是考虑到将来在夏威夷运行的时候，要满足200年不遇的地震强度的要求。在主镜方面，主镜承担单位是南京天光所，因为LAMOST是一个拼接望远镜，他们以前做过子镜的拼接，而TMT的要求完全不同，LAMOST拼接镜是平面镜，而TMT是非球面，由平面过渡到非球面是非常大的技术跨越；原来LAMOST的环抛机也不行，所以要建设一个更大口径的设备。这方面我们跟美国技术不同，美国采用＂Keck望远镜＂技术，一面面加工的，这就要靠设备多，包括日本佳能公司有很多这样的光学加工设备；而我们希望一次性能够加工三面，而且每一面都可以加工成不同的面型，这样需要一个非常先进的技术发展，在一个环抛机上加工三面，按照标准球面研磨，但是加了一个力学的装置，可以加不同的预应力形成不同的球面。这个技术经过十年的酝酿，我们完全通过了国际组织的认可，正因为有了这样的技术，中国的天文口才能在＂十三五＂提出来中国要自主建设一台12米口径的光学望远镜，12米口径的望远镜用的拼接子镜的数量跟我们承担建设TMT数量是一样的，一个84面、一个是86面，这是我们参与国际合作得到的好处。
　　成都理化所承担的一个技术任务，TMT的4米级口径第三镜的建造和测试。望远镜需要非常精密的驱动装置，才能把光送到不同的科学仪器之中，这样的技术特别是在光学精密加工机械驱动方面有很多世界级的技术挑战。成都理化所刚刚接到任务的时候，说做不出来4米级的，为了验证技术的可行性先做了一个1米级的缩比模型做工程模拟，通过技术验收以后现在已经转入到4米级系统的初步设计和详细设计的过程中，也经过了十年预研的过程。
　　望远镜要实现多层共轭自适应光学系统，需要往天上打九颗激光的光束，打到90公里高的地球大气中激发钠原子产生人造导星，作为信标来校正地球大气产生的扰动。九台激光器设计的任务是由理化所承担的。整个激光发射的光路，从激光器、望远镜的平台、到副镜有几十米的激光光路的发射，这是非常有技术挑战的任务，是由成都光电所承担的。到后来一步一步真的把激光器做出来了，首先是服务我国的应用需求，然后应用到国际合作计划。国际合作任务给的技术指标非常的具体，每一个指标都有详细的论证，这方面技术的要求也指导了理化所研制纳信标激光器，是满足应用需求非常理想的捷径，现在激光器已经应用到＂863＂任务上，已经在做相关实验了。激光器发射装置是成都理化所、天文台共同组织的队伍承担的任务，做了概念设计、初步设计、详细设计，现在还是在初步设计阶段，非常有技术上的挑战，但是我觉得这些团队发展的技术完全可以应用到国内自主设备研发和应用方面，有很多技术细节就不赘述了。
　　科学仪器方面参与的单位更多。国内有时候总讲天文望远镜，不太强调科学仪器，其实科学仪器才是最精密的光学仪器。有一次清华大学的金国藩院士，他看到各种科学仪器的设计，发现天文里面做的才是真正的光学精密仪器，就鼓励清华大学精密仪器与国家天文台合作，希望参与一些科学仪器研发的任务。后来清华的这些参研人员被推荐到国际上，包括加工理工大学、TMT在美国的研发团队里面工作，他们非常看重这样的国际合作的渠道。
　　TMT其中一个科学仪器平台，自适应光学的拼接平台，是把一套非常精密的光学仪器全放到一个平台上，平台大概有20多米高，是在加拿大实施建造的。科学仪器放在这个平台上面，接收已经校正了大气扰动的光波。其中近红外成像光谱仪是TMT最先进的主要科学仪器之一，工作波段是从0.8到2.5微米，成像分辨率可以达到4个毫角秒，这样的分辨率比哈勃望远镜好了十倍。木星有一颗卫星非常有名，这颗卫星上面有火山爆发的活动，三十米级望远镜的科学要求是能分辨甚至实时监测木卫1火山爆发活动。要达到这样的观测能力，需要国际上几十家天文研究所参与，国内参与特别有代表性的是天光所的一支非常年轻的科学团队，他们参与了其中一条光路的实现。最近理化所也在为这样的科学仪器测试系统和将来运行系统提供制冷装置，他们的制冷技术越来越被认可，加拿大的团队就瞄准了理化所的团队，特别是在做环境试验的时候。将来TMT运行的时候对制冷有环保要求，以后不能用制冷剂了，一定要用环保的二氧化碳进行制冷，最后发现还是中科院理化所掌握了这样的技术。国外对仪器研制要求非常高，需要一轮轮地进行评审，去年11月份神州制冷设备仪器公司在工程上已经研制出一台完整的制冷设备，这台设备在今年＂五一＂的时候运送到了加拿大，这是中国参与TMT国际研发十年来，团队交付的最实质的一个实物贡献的组件，其他的方面还在研发阶段。
　　后来，参与单位又把西安光机所、上海光机所拉入，上海交大、中国科大都在科学仪器系统里面承担了不同的技术任务，大家一个月开一次技术的研讨会进行任务的分工，交流各方面的进展，有成果也有困难。总而言之，TMT这样极其复杂的技术系统的实现，必须要走国际合作的路线，在TMT网站上有一段话简明扼要的写出了合作的必要性和现实性，翻译过来是：＂建造TMT，世界上没有一所大学、一个国家、一个大洲具有完整的知识和技术资源，因此来自美国、加拿大、中国、印度、日本、天文学家携手基于过去的经验，每个成员的贡献都是独特的，每个合作方面都希望能够分享新发展的技术和技能，并将其在自己的国家加以应用和推广。＂这段话以前也谈判过，中国当初加入这样的国际合作大项目，我们有自己的希望，我们希望有一些技术的成果能够应用在本国，在这样的国际体系当中发挥作用。
　　TMT合作是通过了美国商务部、国务院、美国国防部认可的，给了一个技术出口的许可，去年我们拿到的技术许可是给了五年的时间，这五年里边国家天文台参与TMT进入了白名单，美国没有在再认可政策方面、天文望远镜方面有任何技术上的限制，这是非常难能可贵的渠道。
　　TMT原计划是2025年就能够建成，望远镜要建在夏威夷，但是由于最近几年夏威夷土著有一个文化复兴的运动，反对美国政府在他们的神山上建设一个这么大的装置，他们希望通过这样的反对来获得其政治上的诉求，TMT不幸成为了这样一个政治诉求的爆发点，所以2014年、2019年几次尝试开工建设的计划都未能成功。希望今年特别是下个月美国新的十年规划出台以后，该项目能够顺利开工。同时希望以后特别是美国TMT和GMT和美国的国家光学红外实验室组合起来变成美国US-ERT计划，中国是合作伙伴之一，能够列入优先级实施，希望2023年获得开工许可证，建设周期需要八到十年。
　　前年我在老科协的高端沙龙上讲过天文口一个发展的战略，我们当初就有所考虑，天文设备的发展因为周期非常长，必须要进行前瞻性布局、要有全球化的视野，主要的希望以国家天文台为主，打造西藏阿里天文台，原来到中国西部找最好的天文台，这是之前定下的目标，必须是要长期贯彻才有可能实现的。我们离不开国际合作，国际合作有两个重点，一是到南半球智利和北半球的夏威夷，因为这是世界上最好的天文地址地，中国不应该不分享这样的机会。我们建立了中科院南美天文中心，希望有朝一日在智利建设中国的南天天文台。北半球前瞻性布局包括TMT，但是TMT实现起来还有十年的周期，这十年我们做什么？还有我们参与东亚天文台接管运行夏威夷山上的装置，就是＂麦克斯韦望远镜＂，这是国家天文台已经定好的战略。夏威夷山上海拔四千米，希望中国在座的领导和专家都有机会去看看，到了夏威夷去的时候一定不要只是参观檀香山这个岛屿，各个国家在这建造了当今领先的光学红外的观测设备，上面有十几架，美国航空航天局有一座大的天文望远镜，加拿大、法国共同建造的、包括英国建造的4米的红外望远镜、英国和加拿大共同运行的＂麦克斯韦望远镜＂。
　　因为欧洲下一代光学天文要到欧洲南方天文台发展，欧洲国家没有钱了，要夏威夷撤出去，他们这几台望远镜可以无偿的转让给任何一个科学的机构，如果能够通过认可，这个望远镜将无偿转给下一个机构运行。我国、日本、韩国、中国台湾中研院的一个研究所，认为这样科学设备非常有价值，就联合成立了东亚天文台这样的组织，在夏威夷注册成立了一个公司，可以去接管这些望远镜。目前接管望远镜就是JCMT望远镜，因为它已经运转了五年，我们运转这个望远镜在最开始发现宇宙黑洞，下一个目标希望真正的最终有朝一日能够参与运转30米口径的望远镜，给天文学家提供最巨大的科学发现的机会。