Spat bedreigt de plannen van China om 's werelds grootste telescoop te bouwen

Spat bedreigt de plannen van China om 's werelds grootste telescoop te bouwen

Door Dennis NormileJun. 14, 2017, 10:00 uur

De astronomen in China willen een gigantische optische telescoop van wereldklasse, die zou kunnen opmerken dat ze klaar zijn om te concurreren op het wereldtoneel. Maar er is een ruzie ontstaan ​​over het ontwerp van de telescoop. Aan de ene kant is een gevestigd engineeringteam, geleid door een ervaren optica-expert die verantwoordelijk is voor de grootste bestaande telescoop van het land, die graag vooruit wil met een ambitieus ontwerp. Anderzijds genieten astronomen van een basisprioriteitsoefening - ongekend voor China - die twijfels hebben over het ambitieuze ontwerp en voor iets eenvoudiger kiezen.

Nu heeft een panel van internationale experts de ontwerpen beoordeeld en komen ze duidelijk uit op het eenvoudiger voorstel, volgens een kopie van de beoordeling verkregen door Science. Maar de conclusie is niet beëindigd wat een Chinese astronoom 'een epische strijd' noemt tussen de hooggeplaatste ingenieurs die gewend zijn aan top-downcontrole over projecten en de ontluikende grassroots-beweging.

Het gaat om een ​​project dat ontstond in 2015, toen de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een Centrum voor Astronomische Mega-Wetenschap oprichtte dat senior astronomen ondervroeg over hun prioriteiten. Top was de wens om China's deelname aan de Dertig-meter-telescoop (TMT) te stimuleren, die wordt ontwikkeld door een internationaal consortium. (De bouw van de Mauna Kea in Hawaï is vertraagd door juridische claims van inheemse Hawaiianen.) Ten tweede was er een gigantische telescoop van het land zelf.

Voorlopig is de grootste optische telescoop van China de Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope (LAMOST), een surveytelescoop van 4 meter voltooid in 2008 in de provincie Hebei in de buurt van Beijing. De astronomen van China schaarden zich achter het idee om een ​​sprong te maken naar een 12-meter telescoop die, als hij snel werd voltooid voordat andere reuzen zoals de TMT, gedurende enkele jaren de grootste telescoop op aarde zou zijn. Begin 2016 gaf de National Development and Reform Commission (NDRC), die verantwoordelijk is voor de financiering van grote binnenlandse projecten, het megascience center goedkeuring om plannen te ontwikkelen voor wat nu de Large Optical / Infrared Telescope (LOT) wordt genoemd, die in het westen China. Om NDRC-financiering voor de bouw veilig te stellen - naar schatting 1, 5 miljard renminbi ($ 220 miljoen) - moeten de plannen eind 2018 worden goedgekeurd.

Xiangqun Cui was klaar. Cui is optica-specialist en leidt een groep aan het Nanjing Institute of Astronomical Optics & Technology (NIAOT) van CAS die LAMOST had ontwikkeld en al bezig was met een telescoopontwerp van 12 meter.

In de meeste grote telescopen vangt een grote primaire spiegel licht op en reflecteert het van een of twee secundaire spiegels naar de instrumenten van de telescoop. Het gedurfde NIAOT-ontwerp vereist vier spiegels - een primaire en drie secundaire. De vierde spiegel zorgt voor een uitstekende regeling van de fotonenstromen zodat ze bijna loodrecht op het brandpuntsvlak van het instrument vallen, wat zorgt voor "een zeer goede beeldkwaliteit", zegt Cui. Ze voegt eraan toe dat, omdat de TMT en andere telescopen uiteindelijk de gevoeligheid van de LOT zouden overtreffen, het NIAOT-ontwerp een breed gezichtsveld moest bieden dat de telescoop zou kunnen gebruiken als een spotter voor de grotere scopes. "Dit is een nieuwe eeuw, we hebben nieuwe optische systemen nodig", zegt Cui.

In een ongebruikelijke stap heeft het megascience-centrum vergaderingen, werkgroepen en een wetenschappelijk adviescomité opgericht om input van de bredere astronomische gemeenschap te vragen - 'een primeur voor de Chinese astronomie', zegt Johannes Andersen, een astronoom aan de Universiteit van Kopenhagen. Astronomen die hebben deelgenomen, uitten hun bezorgdheid over het NIAOT-ontwerp. "Ik heb veel wetenschappelijke en technische problemen gevonden", zegt Donglin Ma, optica-wetenschapper aan de Huazhong University of Science and Technology (HUST) in Wuhan, China.

Eén zorg betreft het ontwerp met vier spiegels. Veel astronomen zijn bang dat de extra spiegel de gevoeligheid of het vermogen om vage objecten te zien zal verminderen, omdat bij elke reflectie fotonen verloren gaan. Cui zegt dat een nieuwe spiegelcoating ontwikkeld in de Verenigde Staten een reflectiviteit van 98% belooft. "Er zal geen probleem zijn" met de extra spiegel, zegt ze.

Een tweede punt van discussie is hoe snel het bereik van een breedveld-onderzoeksmodus kan veranderen naar een modus die zich zou richten op voorbijgaande fenomenen, zoals gammastraaluitbarstingen en supernovae. Met de complexiteit van het NIAOT-ontwerp maken astronomen zich zorgen dat de verschuiving langzaam zou zijn.

Ten slotte willen de astronomen bewezen technologie die vanaf het begin betrouwbaar werkt. Ze merken op dat LAMOST zijn primaire doel niet heeft gehaald: het observeren van vage sterrenstelsels voorbij de Melkweg. Cui zegt dat het probleem niet bij de telescoop ligt, maar bij toenemend stof en vocht op de locatie, die nu slechts 120 heldere nachten per jaar krijgt, tegen meer dan 200 toen LAMOST werd gepland.

Na het NIAOT-ontwerp te hebben beoordeeld, vormde Ma een groep die een rivaliserend ontwerp begon te ontwikkelen met slechts twee secundaire spiegels. Het HUST-team heeft advies ontvangen van buitenstaanders zoals Jerry Nelson van het Lick Observatory aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, een toegepaste fysicus die het ontwerp leidde van de 10-meter Keck-telescopen in Hawaii en de TMT-projectwetenschapper was. "We zullen als adviseurs voor de telescoop en instrumenten worden betrokken voor zover ons wordt gevraagd", zegt Nelson, die vorige week is overleden. Maar Cui, een senior wetenschapper en CAS-academicus, weigerde achteruit te gaan.

Om de impasse op te lossen, had het megascience-centrum een ​​internationaal panel dat de twee alternatieven woog. Het negenkoppige panel, geleid door Andersen, kwam op 19 en 20 april in Beijing bijeen. Hun rapport, dat onder belangrijk personeel is verspreid maar niet publiekelijk is vrijgegeven, staat sterk achter pleitbezorgers van een eenvoudiger ontwerp. Het noemt de door het NIAOT-team voorgestelde spiegelcoating "nog geen bewezen technologie" en zegt dat atmosferische turbulentie verhindert dat de beeldkwaliteit in het NIAOT-ontwerp aan de verwachtingen voldoet. Het zegt ook dat de telescoop moeite zou hebben om snel te schakelen tussen enquêtes en het richten op tijdelijke objecten.

Het panelrapport concludeert dat het optische NIAOT-systeem "niet kan concurreren" met meer standaardontwerpen zoals de HUST-benadering, "in termen van het behalen van wetenschappelijke doelstellingen, operationele flexibiliteit bieden en binnen een beperkt budget blijven." Met de aanbeveling van het panel in de hand besloot het megascience center board op 19 mei om door te gaan met het HUST-ontwerp.

Naar verluidt lobbyt Cui nu voor een tweede beoordeling bij CAS. Maar sommige astronomen zijn ervan overtuigd dat CAS de zaak zal overlaten aan het megascience-team. "We denken dat het debat voorbij is", zegt Suijian Xue, vice-directeur van CAS's National Astronomical Observatories in Beijing. Hij zegt dat iedereen ertoe brengen om te werken aan het optimaliseren van het systeem met drie spiegels 'de enige manier is om de hele gemeenschap te verenigen'. Hij hoopt ook dat het bottom-up proces dat het megascience-centrum volgde, een precedent zal scheppen dat toekomstige wetenschappelijke projecten zal helpen botsingen te voorkomen.