成长型通用光学望远镜示意图（南京天光所提供）
一、项目概要
中文名称：6-8米口径成长型通用光学望远镜
英文名称：Expandable Aperture Segmented Telescope （EAST）
为迅速缩小中国在光学天文望远镜上与国外的巨大差距，拟在2024-2030年尽快建成一台亚洲区域最大口径的拼接镜面通用型光学望远镜。按成长型分两期建设（口径分别为6米和8米），大幅提高中国光学天文的观测能力，为即将发射的中国空间站巡天空间望远镜CSST和已建成的中国天眼FAST等其他波段望远镜的后随光学观测提供必要条件，为产出一流科学成果提供保障，并为中国未来建设更大口径地面光学望远镜以及发射大型空间拼接望远镜积累宝贵经验。
二、项目建设必要性
天文学在我国战略、科技和社会发展中有着不可替代的作用。它以最先进的探测技术获取来自宇宙的信息，使人类可以探究宇宙世界一些最基本的科学问题。大型天文望远镜是体现一个国家科技发展水平的重要标志。目前，国外6米以上口径光学天文望远镜主要为美国、欧洲、日本所有，安装于亚洲以外的美洲、欧洲和非洲。最大口径为10米，包括美国的两台Keck望远镜和HET望远镜、欧洲的GTC望远镜、南非的SALT望远镜。这些望远镜大部分为通用型望远镜，是目前取得主要天文发现的主力军。如2020年诺贝尔物理学奖就颁发给了利用美国Keck（两台10米）和欧洲VLT（4台8米）望远镜发现银河系中心黑洞的科学家。
国内的光学望远镜最大的是平均通光口径4米的郭守敬望远镜（LAMOST），但这是一台仅用于光谱巡天的专用望远镜。国内通用型光学望远镜最大口径的是云南丽江的2.4米望远镜和河北兴隆的2.16米望远镜，与国外差距极大。我国在射电和高能波段都有世界一流的中国天眼FAST、高海拔宇宙线观测站LHAASO、慧眼卫星HXMT等设备，但中大型光学望远镜的缺乏严重阻碍了中国天文的整体发展。其他波段的观测发现往往也非常需要大型光学望远镜的后随观测才能确认其科学价值。即将发射的2米口径中国空间站巡天空间望远镜CSST和将在青海冷湖建成的2.5米口径宽视场巡天望远镜WFST等均需要更大口径通用型光学望远镜做后随天文观测。未来我国建设15-30米口径的地面光学红外望远镜以及发射6米口径以上空间拼接望远镜也都需要地面6米以上拼接望远镜的建设经验。因此，在2024-2030年尽快建设一台6-8米口径、亚洲区域最大的拼接镜面通用型光学望远镜是十分迫切且必要的。
2030年完全建成后，8米口径EAST将取代2.4米望远镜成为我国最大、同时也是亚洲境内口径最大的通用光学望远镜。它不仅将为我国天文学家提供光学天文观测利器，其独特的区域优势也将十分有利于国际天文合作。
全球8-10米口径光学望远镜分布图。EAST望远镜将填补东半球空白（南京天光所提供）
三、项目建设目标及建设内容
1、建设目标
在2024-2030年内尽快建设一台6-8米口径、亚洲区域最大的拼接镜面通用型光学望远镜，最大程度地满足国内天文学家对多样化光学天文观测的迫切需求。
2、主要建设内容
6-8米通用型光学望远镜采用拼接镜面技术，可分两期共7年建设。第一期（前5年，2024-2028）建成机架、圆顶，主镜由中心18块子镜（子镜尺寸1.44米）拼接，镜面尺寸约6米（5.76*6.24米），通光口径为5.5米。第二期（后2年，2029-2030）在外围再加上18块子镜，主镜镜面尺寸约8米（7.92*8.73米），通光口径为7.8米。焦面仪器第一期包括成像相机、中低分辨率成像光谱仪，第二期包括高分辨率光谱仪、多目标光谱仪、偏振仪及自适应光学系统等。项目总经费预计5-6亿元。
望远镜第一期和第二期主镜拼接示意图（南京天光所提供）
3、望远镜建设台址
青海省海西州冷湖地区位于柴达木盆地北缘，夜空晴朗、日照充沛并具备便利的交通条件和良好的区域安全环境。国内选址团队对海拔4200米的冷湖赛什腾山台址参数已进行三年全方位监测，获得了包括大气视宁度、天光背景、可观测晴夜比例、气象、沙尘、大气湍流和可沉降水汽在内的大量数据。赛什腾山台址无月夜天光背景暗于22等/平方角秒，优质晴夜时间占比约为70%，视宁度中位值为0.75角秒。基础参数优越，是东半球不可多得的国际一流光学天文台址。
（青海冷湖赛什腾山夜空，洪文瀚摄）
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成长型通用光学望远镜EAST相关Q&A
1. 什么是EAST望远镜？
答：EAST是Expandable Aperture Segmented Telescope的缩写，中文名叫6-8米口径成长型通用光学望远镜。建成后它将是东半球最大口径的通用型光学望远镜，将为我国天文事业发展和全球科技进步作出重要贡献。
2. 为什么要建EAST望远镜？
答：（1）科学目的和价值
天文学是观测驱动的科学，在我国国家科技、战略和社会发展中有着不可替代的作用。大型天文望远镜是体现一个国家科技发展水平的重要标志。除太空望远镜外，国际上在光学波段取得主要天文发现的主力军是8-10米的地面望远镜，这些大型光学望远镜都建在西半球。在东半球的亚洲境内建设一台6-8米口径的通用光学望远镜将改变中国缺乏大型光学望远镜的现状，大幅提高中国光学天文的观测能力，并为即将发射的中国空间站巡天空间望远镜CSST和已建成的中国天眼FAST等其他波段望远镜的后随光学观测提供必要条件。
（2）建设目标
在2024-2030年期间，拟分两期尽快建成亚洲境内口径最大的6-8米成长型拼接镜面通用光学望远镜。为我国天文学家在从行星到恒星、从星系到宇宙的天文学研究中取得世界一流的科学发现提供急需的观测条件保障。它的建成将极大提升中国在国际天文学界的影响力，并为中国未来建设更大口径地面光学望远镜以及发射大型空间拼接望远镜积累宝贵经验。
（3）公共价值
6-8米成长型通用光学望远镜EAST可能成为国内首个全民可参与建设的大科学工程，将应用各项技术使建设全过程公开透明，这将成为我国科学史上的一个重大事件。亚洲最大口径的EAST望远镜建成后无疑将取得无数的科学发现，也将面向公众开展各类天文活动（如天文科学节、天文论坛等），推动天文科学的普及。参与募资的公众将具有强烈自豪感和参与感，并会持续关注自己参与建设的大型天文望远镜。
3. 如何建设EAST望远镜？
答：（1）技术路线
我们选择国内已有成熟技术基础（如LAMOST望远镜）的多子镜拼接镜面方式来建设6-8米成长型通用光学望远镜EAST。6米镜的主镜由中心18块尺寸为1.44米的六角形子镜组成，以后将在6米镜的主镜外围再加上18块子镜组成8米镜。相比整镜面的国外6米到8米的光学望远镜，建造速度块且价格要低。光学系统采用经典的R－C系统，包含卡塞格林焦点和耐氏米斯焦点。将配备多样化的终端仪器，如成像相机、光谱仪、偏振仪等。
（2）进度安排
EAST望远镜将分两期共7年建设。第一期（前5年，2024-2028）建成6米望远镜，含中心18块子镜，镜面尺寸约6米（5.76*6.24米），通光口径为5.5米，配备成像相机、中低分辨率光谱仪等仪器。第二期（后2年，2029-2030）建成8米望远镜，在6米望远镜主镜外围再加18块子镜，镜面尺寸约8米（7.92*8.73米），通光口径为7.8米，配备高分辨率光谱仪、偏振仪等仪器和自适应光学系统。
（3）建设资金
正在多渠道寻求建设资金支持。我们在国内和美国注册的北京大学教育基金会均已完成“天文学项目”（Astronomy Program）的立项，已启动对本项目的捐赠支持（如您有捐赠意向，敬请联系pkuastronomy@pku.edu.cn）。我们已通过广州市慈善会设立了“亿北天文学项目”在国内开通了公募捐款渠道（公募二维码见上面），寻求更广泛的支持。敬请大家关注！非常感谢支持和帮助！
4. 为什么建在青海冷湖？
答：我们拟在青海省海西州冷湖镇赛什腾山建设EAST望远镜。
台址对发挥EAST望远镜的科学能力非常重要，其自然基础参数和后勤、交通等支撑条件都是关键因素。冷湖是我国在青藏高原上发现的优质天文台址之一。综合考量地理位置、交通和后勤支撑条件，冷湖优势明显。此外，国际上优秀的台址和大型光学望远镜基本处于西半球，青藏高原的台址和建设的大型设备在作出重要天文发现的地理位置上有独特优势，对时域天文和暂现爆发源目标的观测极其重要。冷湖的光学天文观测条件非常突出，各项参数媲美国际一流台址，有望建成东半球最大的光学天文台。（见发表于《自然》的文章，https://www.nature.com/articles/s41586-021-03711-z）
5. EAST望远镜性能参数如何？与国外同类型6-10米望远镜的比较及关键技术和国产化率情况如何？
答：EAST望远镜主镜最大口径达到8米，由36块子镜拼接而成；建成后将是亚洲最大的地基天文望远镜；最大视场30角分，工作波段从光学波段延伸到红外（0.38-2.4微米），望远镜设置了耐焦和卡焦两个焦点，可配置高分辨光谱仪、偏振仪和光学、近红外成像光谱仪等多种科学仪器。总体来说，EAST不但能填补国内空白，从成像质量、视场、观测极限星等上可与国际同类6-10米望远镜媲美，在部分单元技术和新技术应用上将跃居国际前列。其关键技术部署包括：在国内实现共相拼接技术在望远镜上的常规运用；国际先进的自主研发的高精度非球面子镜磨制技术；大惯量高精度望远镜跟踪技术；国产短波红外探测器在地面天文终端首次应用。在满足技术要求的条件下，EAST望远镜将尽可能采用性能优良的国产器件和设备，预计国产化率达到85%以上。
6. EAST望远镜为什么要采用拼接镜面而不是单体镜面？
答：EAST望远镜最大口径将达到8米，单体的8米镜面已经接近人类目前大型光学玻璃研制的极限，为保证镜面面型精度，单块的8米口径镜面重量很大，成本很高。上世纪90年代建成的Keck望远镜首次采用拼接镜面技术，降低了望远镜的建设成本，同时科学上取得得了巨大的成功，此后国际上先后建设了HET、GTC、SALT等8到10米级的拼接镜面望远镜，而且代表望远镜发展方向的下一代30米级望远镜，如欧洲ELT和美国TMT等望远镜均采用拼接镜面。在国内，天文大科学工程项目郭守敬望远镜（LAMOST）是目前唯一采用拼接镜面的大型地基望远镜，拥有两块大型拼接镜面，已经稳定运行十多年，拥有全球最大的光谱数据库，发布的光谱数据比国际其他望远镜发布光谱数总和的2倍还多，取得大量科学成果，同时也标志着中国已经掌握拼接镜面望远镜研制的关键技术。EAST望远镜将基于LAMOST望远镜拼接镜面技术，并进一步深入发展。
采用拼接镜面既有效节省了建设成本，也使得望远镜的扩展和维护变得更加方便，每块六角形子镜可以单独研制和维护。根据预算和科学目标要求，EAST望远镜的主镜口径将与公众的关注和支持同步成长，由6块子镜逐步成长到18块子镜和最终的36块子镜。
7. 为什么有中国天眼FAST望远镜还需要EAST望远镜？为什么当代还需要发展光学望远镜而不只是射电望远镜？
答：中国天眼FAST望远镜是目前世界上口径最大的射电望远镜，已成为中国的骄傲。但宇宙中天体的辐射不是只有射电波段的，只观测一个波段的辐射是远远不够的。光学波段在天文研究中有着非常重要的作用，但目前我国在光学天文望远镜方面离世界先进水平还有太大差距，通用型光学望远镜的口径只有2.4米（美国在1917年就已建成2.5米的通用型光学望远镜，目前拥有最大口径为10米的凯克望远镜）。因此，中国急需建设大口径的通用型光学望远镜，这就是我们建设EAST望远镜的目的。
也正是因为我国在光学望远镜方面离世界强国有太大差距，我们应该在已建成世界上口径最大的射电望远镜之外，还需要尽快建设大口径的光学望远镜。建设多个波段先进的望远镜将提供天文学家全方位的信息，以便更全面地揭示宇宙和天体的奥秘。
8. 西半球欧美已经有了大口径光学望远镜用于天文观测，为什么要在东半球再建大口径光学望远镜？
答：西半球的大口径光学望远镜主要为欧美日等发达国家所有，这是这些国家在光学天文研究方面领先的主要原因。缺少大口径光学望远镜，已成为中国天文发展的主要障碍，必须要迎头赶上，为我国天文学家提供光学波段观测利器。我国天文选址团队已发现青海冷湖具有东半球最好光学天文台址，为在东半球建设大口径光学望远镜奠定了基础。此外，在东半球建设8米口径的通用型光学望远镜也将为全球光学天文观测的国际合作提供机遇和条件，例如可以开展对重要天文现象的全球接力观测（因东西半球日夜交替）和对偶发天文事件的及时观测（如西半球为白天时则东半球可以观测）。因此，在东半球建设大口径通用型光学望远镜是完全必要的。
9. 为什么不直接发展空间光学望远镜而是仍需要发展地基光学望远镜？
答：空间光学望远镜具有不受地球大气影响的观测优势，但由于发射条件（如重量、尺寸等）的限制一般口径不能做的很大，如哈勃太空望远镜口径为2.4米，即将于2024年前后发射的中国空间站巡天望远镜口径为2米。而且空间光学望远镜也无法配备太多的观测仪器，尤其是重量较大的光谱仪等。此外，空间光学望远镜的寿命一般较短，造价也极高。因此，除了发射空间光学望远镜外，仍然需要发展地基的大口径光学望远镜。后者在口径、重量、仪器等方面都可以避免空间望远镜的诸多限制，为天文学家提供全方位的、不断更新的观测手段。而且，由于自适应光学技术的发展，地面的大口径望远镜也可通过改正地球大气的影响在某些波段获得与空间望远镜媲美的空间分辨率，为天文学家提供高质量的观测数据。此外，空间光学望远镜的观测往往也需要地基更大口径光学望远镜开展更长时间的后随观测才能取得更好的科研成果。因此，发展地基大口径光学望远镜也是对空间光学望远镜的重要补充。
10. 作为公益项目对私人赞助者的回报是什么？
答：除国家规定的公益捐赠享受的相关免税政策外，捐赠者额外可获得：
(1) 基于北大教育基金会的标准回馈：
北大基金会会将在网站或其他合适的渠道向捐赠者致谢。捐赠100万元人民币及以上可考虑授予北京大学教育贡献奖，捐赠1000万元人民币及以上可考虑授予北京大学杰出教育贡献奖。如合适，亦可为相关捐赠者安排捐赠仪式。
(2) 全体捐赠者回馈：
包括但不限于：公开可查询的捐赠者名单、捐赠者数字证书、北大文创纪念品等。
(3) 中大额捐赠者额外回馈：
拟在北大校园内科维理研究所和冷湖EAST望远镜圆顶内设纪念墙壁，刻上捐赠人名字。
根据捐赠金额享受望远镜部分结构（如子镜）/全结构命名权/申报小行星命名权等。
终身免费享受本望远镜及北大天文系组织的相关活动及服务，如：北大校园内和河北兴隆天文台基地、冷湖基地的星空party、星空论坛，天文摄影课程、研学服务、针对未成年人的各类培训讲座活动等。
(4) 专业回馈：
望远镜建成后将拿出5%左右观测时间向捐赠者和公众开放，参与捐赠的单位和个人将享有优先使用权。
(5) 其它回馈：
东方之眼EAST望远镜数字艺术品发布：
伴随项目启动我们将发布一张包含6亿像素的巨大望远镜图片。伴随捐赠资金的汇入逐个像素将整个艺术品点亮。每个捐赠者根据金额获得自己对应的像素，并合成自己专属的数字艺术品证书。
11. EAST项目的捐款途径、收款账户？公众如何参与？
答：EAST望远镜项目已通过北京大学教育基金会在国内（pkuef.org）和美国（pkuefusa.org）设立了“天文学项目”来筹集捐款。国内捐赠（私募）需签署捐赠协议或捐赠函，敬请联系 pkuastronomy@pku.edu.cn 获取相关模版和捐款账号，汇款时请备注“天文学项目”。海外捐赠请直接访问pkuefusa.org/home/how-to-give/ ，可用信用卡、支票和汇款多种方式捐赠，请备注“Astronomy”。热忱欢迎并衷心感谢国内外朋友们的积极参与和慷慨支持！我们已通过广州市慈善会设立了“亿北天文学项目”在国内开通了公募捐款渠道（公募二维码见上面），欢迎大家关注和参与。
12. EAST望远镜计划全民灵活参与，有没有计划来回馈社会及提升中国（乃至全世界）天文基础科学的科普和科研计划？对广大捐赠者和广大国人（尤其是青少年）普惠性如何体现？是否有公众望远镜观测时间及参与望远镜建设、观测和研究计划等？
答：伴随EAST项目建设的进展拟开展多场线上线下的宣讲活动，走进大中小学，并组织青年科学家俱乐部、科普讲座、天文台和北大天文系现场参观、天文科学节等。
建设过程中拟发布各类可全民参与的小型科学项目，包括天文图像处理、天文摄影相关的竞赛活动等，力求让更多的民众参与到望远镜建设活动中来，除项目本身的科学价值外也将把全民科普活动推向高潮。
建成后将开放一定比例的观测时间给公众，鼓励大家来参与天文观测和科研活动。
