副高級崗位競聘答辯

1、國家十四五天文設(shè)備設(shè)想 米級光學(xué)天文望遠鏡陣列,吳 宏 國家天文臺昆明 2018.1.20,未來天文科學(xué)重要方向國際、國內(nèi)時域天文的設(shè)備米級光學(xué)天文望遠鏡陣列設(shè)想科學(xué)目標實施步驟,提 綱,未來天文科學(xué)重要方向 ----時域天文,,2019LSST正式運行 引領(lǐng)光學(xué)觀測天文學(xué)幾十年 時域天文臺學(xué)將會是這期間最活躍領(lǐng)域時域天文學(xué) 上世紀九十年代

2、興起：超新星、gamma暴光學(xué)后隨觀測 本世紀初：超新星丈量宇宙，獲諾貝爾獎 Kepler上天發(fā)現(xiàn)大量地外行星、類地行星 天文觀測由三維空間觀測 變成了四維時空觀測 近年引力波：成功探測，并獲得諾貝獎 最近雙中子星并合事件的全球聯(lián)測， 天文學(xué)進入了多信使觀測時代：時域觀測極其重要,4,國際、國內(nèi)時域天文的設(shè)施,南半球： LSST：三鏡系統(tǒng)，主鏡8.4米，視場

3、:3.5度x3.5度,189個 4kx4k CCD, 0.2”/pixel，完成3萬平方度 ，巡天間隔~7天 KMTnet： 3臺1.6米望遠鏡（南非，智利，澳大利亞） 視場2X2度，每個像元0.4角秒，尋找微引力透鏡 北半球： Pan-STARRS： 1.8米望遠鏡， 3度x3度，60CCD 30-60秒，22mag，每晚6000平方度，4天一輪 ZTF/PT

4、F： 1.2/1.8米施密特望遠鏡47平方度（7度x7度） 16個6kx6k CCD，1”/pixel， 2.0” FWHM 30秒，3750平方度/小時,深度20.5等（V)，3天一輪 SST（空間監(jiān)測望遠鏡）：3鏡系統(tǒng)，3.5米，大視場,6,Dragonfly（多倫多大學(xué),耶魯大學(xué)）新墨西哥 48個鏡頭、佳能400mm f/2.8、像素約4角秒 發(fā)現(xiàn)UDGASAS-

5、SN(SN全天巡天)： 5個點（智利X2，南非，夏威夷，得克薩斯） 每組4個尼康400mm F/2.8 鏡頭，口徑14厘米 分辨率～8角秒、全天掃描模式GWAC （mini-GWAC） 72臺18厘米鏡頭, 極限V=15.5～16.5等，10秒 Mini-GWAC： 12臺7厘米鏡頭,佳能EF 85mm f/1.2,極限V=12.7等，10秒,小望遠鏡陣,米級光學(xué)天文望遠鏡陣列設(shè)想,LSST的限制:

6、 (1)7天左右覆蓋全天，因此它只能開展對全天周級時間變化的天體研究，對于天級、小時級、甚至分鐘級別的時間變化的天體無能為力. 例如，現(xiàn)在最熱的gamma暴光學(xué)觀測、引力波源觀測 (2) LSST是在南半球，北半球大部分天區(qū)，它是無法觀測到的。北天LSST？目前，雖然在北半球有一些1-2米級望遠鏡的巡天監(jiān)測，但是由于望遠鏡數(shù)目的限制，同樣無法完成對全天小時級、分鐘級別變化的天體的監(jiān)測。目前能做持續(xù)全天監(jiān)測的項目望遠鏡口

7、徑都在50cm以下，空間分辨率較低（4-10角秒）。,9,1米光學(xué)望遠鏡陣,,10,米級光學(xué)天文望遠鏡陣列,要想實現(xiàn)至少1萬平方度天區(qū)覆蓋，需要100-400個米級望遠鏡陣成像分辨率~1角秒每個望遠鏡視場5度x5度，或者負責10度x10度價格： 每個望遠鏡500萬RMB以內(nèi)？批量便宜？ 望遠鏡：5億RMB （100個）、20億（400個） 探測器：每個像素1角秒 5度x5度，需要25個4kx4k 探測器

8、 400個望遠鏡，共需1萬個4kx4k探測器（CMOS？） CMOS：10-20萬RMB？ 10-20億RMB？,11,數(shù)據(jù)量 1萬個 4kx4k， 10000x64M~ 640G 每次曝光1分鐘（20等），每晚600次曝光 640Gx600~400T 每年~150PB原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)儲存、實時處理分析的價格？,12,,科學(xué)目標,地外行星搜尋超新星發(fā)現(xiàn)及follow-upGamma暴光學(xué)follow

9、-upTDEAGN（Blazar等）光變各種變星太陽系內(nèi)天體，行星、小行星、彗星災(zāi)害天體發(fā)現(xiàn)、跟蹤流星引力波： （1）雙中子星事件及時follow-up （2）長期積累各種變源數(shù)據(jù)庫，為之后的雙黑洞引力波事件搜尋前期光學(xué)現(xiàn)象,14,,深場圖像每個天區(qū)圖像疊加可以得到一年近1000小時曝光圖像圖像深度可達~26等銀河星內(nèi)天體研究星系研究低面亮度天體搜尋研究宇宙學(xué)其它空間碎片、國防、將來：光干涉望遠

10、鏡？,15,實施步驟,前5年(十四五)：完成2個望遠鏡設(shè)計安裝、調(diào)試、觀測實驗、后端數(shù)據(jù)處理實驗5-10年(2025年后)完成望遠鏡陣,16,優(yōu)勢,全天20等以內(nèi)天體的近于實時的監(jiān)測，可以得到天體所有分、時、天、周、月、年級的光變可以抓住北天所有快速爆發(fā)天體，完全適應(yīng)多信使天文學(xué)需求，比如引力波可以得到深場圖像（接近HSC深度）望遠鏡可復(fù)制，大大減低造價，先期投資?。ㄔ囼?-2臺）采用CMOS技術(shù)，降低成本，減少讀出時間海量

11、數(shù)據(jù)促進虛擬天文臺、大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展?jié)M足國防、空間災(zāi)害預(yù)報需求可以拓展新技術(shù)：光干涉,17,技術(shù)難點,望遠鏡大視場的實現(xiàn)：能夠做到多大？5x5度？焦點拼接CMOS的實現(xiàn)CMOS天文觀測性能能否接近CCD？空間覆蓋因子?測光精度望遠鏡自動化控制大數(shù)據(jù)儲存、實時處理和分析,18,光學(xué)方案？,3鏡系統(tǒng)（Mersenne-Schmidt，去像散）,19,RC系統(tǒng)+改正棱鏡（例如：SDSS,2.5度x2.5d度，PS1 3度x3度