中科院天文大科學中心：回眸億年 遙指千河

「嘟、嘟、嘟……」

此曲只應天上有，人間能得幾回聞。2017年10月10日，在500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）首批成果新聞發布會上，時任FAST項目科學家李菂演奏了一曲名副其實的「天籟」——那是來自宇宙的心跳，也是我國射電望遠鏡發現的第一顆脈衝星。

這是足以載入中國天文歷史的一刻。而在此之後，FAST邁入了批量發現脈衝星的時代。

時至今日，FAST已探測到91顆優質脈衝星候選體，其中65顆已經得到認證，包括迄今為止流量最暗弱的毫秒脈衝星。

如今的FAST可謂家喻戶曉。但很少有人知道，在背後默默支撐、耕耘，並結出這一個個重大成果的，是一個叫做中國科學院天文大科學研究中心（以下簡稱天文大科學中心）的創新平台。

第二次抉擇

從古至今，燦爛的星空一直是人類的嚮往。天文學也是中國古代最為發達的自然科學之一。但隨著近代中國的閉關鎖國、與近現代科技的失之交臂，這一顆顆璀璨的明珠，漸漸被世人所淡忘。

1949年，與新中國一同成立的中科院，重新整合了國內的天文觀測力量。2001年，形成了由國家天文台（含總部、雲南天文台、南京天文光學技術研究所、新疆天文台、長春人造衛星觀測站）、紫金山天文台、上海天文台組成的中科院天文台系統架構，帶動了中國天文學的快速發展。

歷經幾十年的發展，中科院天文台系統各單位都為中國天文學的重新崛起，作出了不可磨滅的貢獻。郭守敬望遠鏡（LAMOST）、FAST、65米天馬望遠鏡、13.7米毫米波望遠鏡、1米太陽塔……一台台具有自主知識產權的先進天文觀測設施在中華大地拔地而起，中國天文，也終於能在國際舞台上擁有一席之地。

儘管這樣，中國天文人所面臨的發展危機，卻似乎從未遠去。

「幾家天文台之間有一個台長聯席會議，來討論、協商中科院天文領域的公共、共性事項。」中科院天文大科學中心主任、國家天文台黨委書記、LAMOST科學委員會主任趙剛坦言，「可在當時，並沒有形成常態化機制。作為一個學科整體，中科院各天文單位仍缺乏統籌管理的資源和制度支持。」

趙剛的這種感覺來源於天文學科的特殊性。

在很多人腦海中，一提起天文學，似乎就會浮現出「一壺清酒，仰望星空」的詩意畫面。其實不然，近十幾年來，天文學競爭的膠著點，早已變成了天文觀測裝置的競爭。

作為一門實驗科學，隨著重大天文觀測裝置不斷更新換代，國際主流的先進天文研究模式已進入大科學研究時代，即依託重大天文觀測裝置的前沿科學與技術研究，不斷催生重大天文發現，不斷革新人類對宇宙的認識。

據統計，近年來最重要的研究成果，絕大部分來自於依託重大天文觀測裝置的觀測研究。2009年至2013年，國際天文領域發表的論文按照被引頻次排序，前0.1%的論文中絕大多數（81%）都是基於重大天文觀測裝置完成的。

「世界各國不惜耗資數億乃至數十億美元建造各類重大地面和空間天文觀測設施，以追求更高靈敏度、更高空間/時間/譜解析度和更大視場。」天文大科學中心副主任、紫金山天文台台長常進評論道，「簡單來說，誰想比別人看得更多、更遠、更暗、更清，誰就得擁有更先進、更靈敏的望遠鏡。天文學的確變得越來越貴，越來越依賴於大裝置，這就是這個學科的特點。」

「天文觀測對時域、空間域以及基線長度的要求，使得天文學成為合作交流互動性最強、國際化程度最高的學科之一。現代天文觀測裝置，造價昂貴、技術先進、系統複雜，並在全球範圍尋找最優觀測台址進行建設。」天文大科學中心副主任、上海天文台台長沈志強介紹了國際合作對於天文學科的特殊意義。「以人類捕獲首張黑洞照片為例，我國就是通過國際合作參與的觀測。而天文大科學中心是我國參與該項國際合作的重要資助渠道之一。」

然而，因為歷史的原因和體制機制的限制，國家天文台、紫金山天文台和上海天文台都是獨立法人單位，在無形之中築起了一道道藩籬。

「一個單位實行包括自身在內的統籌管理，既是運動員又是裁判員。」

「各單位相對獨立謀劃未來發展，缺少統籌整體規劃和頂層設計。」

「人財物資源相對分散，沒有形成共享，影響集中力量辦大事。」

「每個裝置都有一套各自獨立的運行維護隊伍，其實力也不盡均衡。」

「部分技術研發平台，各單位間低水平重複建設、重複購置情況屢有發生。」

「裝置、平台、科研相互間結合不夠緊密，難以形成統一的有機創新鏈條。」

……

隨著時間的推移，各種各樣的質疑、問題接踵而來，天文學家愈發感到，再也無法躺在功勞簿上睡大覺，他們，必須要再一次做出抉擇。

「天文台系統的力量聯合起來」

「改革是現實挑戰，也是發展機遇。挑戰不容迴避，機遇稍縱即逝。」在2014年的一次會議上，中科院院長白春禮向全院發出號召——

不改革就沒有「出路」，不突破就難以「率先」！

2014年，中科院啟動實施「率先行動」計劃，通過在體制機制和政策制度安排方面的科學部署，拉開了研究所分類改革的序幕。得到這個消息後，國家天文台、紫金山天文台、上海天文台的負責人第一時間積極響應，討論改革方案。

2015年3月13日，中科院院長辦公會批准啟動天文大科學中心籌備工作，並成立籌備組，中科院時任副院長王恩哥任組長，中科院機關相關部門工作人員與天文領域人員為籌備組成員。

他們面臨的第一個問題就是，究竟建設哪類機構更合適。

「一開始直覺的目標是卓越中心，因為天文學是一門很前沿的科學。」國家天文台台長助理、基礎科研部主任薛艷傑說，「但後來大家一致認為，天文學不僅僅是理論研究，科學研究正越來越依賴於大科學裝置；而學科的長遠發展也不能單純依靠研究所傳統的PI制。卓越中心的定位，其實並不最為契合我們的需求。」

縱觀全球，天文學較為先進的國家和科研機構基本都是採用成熟的大科學中心模式，擁有一套統籌科學發展和高效運行管理的機制，若干一流大科學裝置組成的功能強大的分散式觀測網路，以及一流的運行維護、技術研發、科學研究團隊，這些要素間緊密銜接。

「這種模式有利於觀測裝置和設備的科學有序發展及高效開放運行，進而成為重大天文發現的發源地、尖端觀測技術方法的孵化器、學科跨越發展的推動力。」天文大科學中心綜合管理部主任、戰略規劃辦公室主任趙冰說。

以歐洲南方天文台為例，其總部設在德國，主要觀測設施分布於智利的拉西拉、帕瑞納、諾德查南托、塞魯阿瑪遜斯等台站。通過組織歐洲各國政府的合作，歐南台實現了人力、財力、物力、技術、專長等資源的統籌整合和配置，設計、建造了多個全球領先的地基天文觀測設施。該機構統籌和代表歐洲天文界進行國際合作，協調、吸納世界創新資源，如領導歐洲極大望遠鏡、聯合領導世界最大毫米波/亞毫米波陣列等項目。最終，通過一系列舉措，歐洲南方天文台成功支撐歐洲天文學家達到了「天文學新高度」，與歐洲核子研究中心、歐洲航天局一併，被譽為振興歐洲科技的三大體制創舉。

薛艷傑認為，大科學中心的模式對中科院這幾家天文單位是合適的。「早前幾家單位力量分散，不能形成大的合力。必須建立一種機制，把院內天文口的力量聯合起來，在有限資源支持的情況下，集中力量辦大事。」

對此提議，三家單位一拍即合。

但是，四類機構的籌備，是一場存量改革。原有的三個天文台仍然保留實體，新成立的中心則作為非法人單位運行。

「既不干涉各自內部的事情，又要有一個平台、一個機制讓大家坐在一起，『共商共議』天文領域的重大事項，決不是『為改革而改革』，而是真正發揮大家對它期望的作用。」趙冰說。

「大家對它期望的作用」很快就顯現出來。幾年前，國家重點研發計劃「大科學裝置前沿研究」重點專項徵詢天文學界的意見，天文大科學中心承擔了統籌組織的功能。該重點凝練哪些方向、優先支持哪些項目，大家通過討論達成了共識。

「如果沒有這個平台，能夠想像，這樣的項目很快就會演變成『你爭我搶』的局面。」薛艷傑坦言，「但我們整個討論過程都很平和，大家都覺得，重要的工作得到了支持。」

通過一個個實實在在的項目，天文大科學中心漸漸得到了天文學家和科技管理者的信任。而這份信任，甚至跨越了部門的天然隔離——不管是中科院內部，還是全國高校的天文科研力量，只要有需要協商的事，都可以提出由天文大科學中心提供支撐。

2017年10月23日，天文大科學中心建設試點工作專家組驗收會議召開。專家組一致認為，中心戰略定位準確，領域方向布局合理，全面完成了試點建設目標，同意通過驗收。

隨後，經中科院第13次院長辦公會評議，天文大科學中心通過驗收。至此，歷經兩年多的籌建，天文大科學中心終於進入正式運行階段。

FAST全貌

「5+2」的力量

天文大科學中心不斷探索對中科院天文領域重大事項實現「五統籌、兩共享」的機制。「五統籌」是統籌配置隊伍資源條件、統籌制定重大裝置規劃、統籌組織重大前沿研究、統籌運行重大觀測裝置、統籌發展重大技術平台，「兩共享」是觀測裝置和技術平台高效開放共享。

這種治理結構和工作機制，在很大程度上使我國天文領域的重大事項和相關頂層布局設計得以協調。

在裝置方面，天文大科學中心將分布我國各地運行、在建和規劃的重大天文觀測裝置與我國參與運行和建設的國際先進望遠鏡相結合，分別組織形成了光學/紅外、射電、太陽、天力天測四大裝置集群。

每個裝置集群統籌運行，發揮各自的集群優勢；同時各裝置集群又能聯合作戰，形成多波段的互補優勢，支撐重大天文前沿研究。

以對「中國科學院天文台站設備更新及重大儀器設備運行專項經費（天文財政專項）」的管理為例，中心更加強化科學目標導向，更加側重共識度高、全局性和廣泛性強的重大需求，加強績效考評。趙剛說：「這是我們幾位台領導的一致共識。」

「統籌協調不是『撒胡椒面』。」趙冰對運行績效評估進行了解釋。「對運行效果好、科學產出多的裝置，支持強度會大幅提升；對效果不好、產出欠理想的裝置，則及時轉為教學、科普等其他用途，通過『關停並轉』，不再由天文財政專項予以支持。總的原則就是要實現資源向重大成果產出傾斜，確保資金使用效益。」

在人才隊伍建設方面，天文大科學中心充分利用各類人才計劃，通過引進和培養相結合，逐漸組建起一支結構合理的高水平科研、技術、運維和管理團隊。

在FAST 調試核心組，姜鵬、潘高峰、岳友嶺、錢磊……眾多青年人才，獲得了天文大科學中心FAST高端用戶計劃優秀骨幹、特聘青年研究員項目的支持，也在改革的過程中加速成長。姜鵬現任FAST總工程師。

LAMOST高端用戶計劃優秀骨幹、特聘青年研究員趙景昆、劉超、李海寧、苑海波、李蔭碧、邢千帆、閆宏亮、黃樣、向茂盛……實現著LAMOST的科學突破。

「我們自己的團隊里其實有很多優秀的技術人員，他們主要負責的是科學數據與裝置之間的銜接。」LAMOST運行和發展中心副主任、辦公室主任王丹說，「這部分人的工作實際上特別關鍵，但長期以來都在『為別人做嫁衣』，成績很難得到體現。」

更何況，由於體制機制的限制，國家重大科技基礎設施、大科學工程、空間科學衛星項目運行費中的人員經費嚴重不足。FAST電磁環境保護中心主任、工程辦公室副主任張海燕補充，「這使得部分技術人員的收入偏低，不利於保持運行維護和技術支撐人員的積極性和穩定性。」

天文大科學中心綜合管理部辦公室主任田斌從另一個角度坦言，「圍繞大科學裝置工作的科研人員還有個特點，就是做出了非常核心的貢獻，但翻開簡歷，卻發現他們在發表論文數量上很吃虧。」

為了改變這一狀況，天文大科學中心成了打破「四唯」的探索者。在推薦國家和院級相關人才計劃時，推優的原則之一，就是向對大裝置建設、運行做出重要支撐和貢獻的骨幹人才予以傾斜。

此舉受到了科研人員的歡迎。李菂認為，天文大科學中心通過設立相應的人才計劃，對這部分人給予傾斜支持，不僅提高了其收入，更提升了其榮譽感和歸屬感，對團結穩定隊伍起到了關鍵作用。而姜鵬則感到，天文大科學中心在相關領域科技人才的儲備方面發揮了重要作用。

FAST工程原首席科學家兼總工程師南仁東（左三）等人在工程現場。

科研人員在LAMOST鏡面前合影。

大中心 干大事

4月30日凌晨，《自然—天文》在線發表了國家天文台領導的中日合作研究重大成果，利用LAMOST強大的巡天能力，在銀河系中發現了一顆重元素（包括銀、銪、金、鈾等）含量超高的恆星起源自被銀河系瓦解的矮星系，首次揭示了這類稀有恆星的吸積起源，深化了對重元素產生機制的認識，為基於恆星化學成分識別來自附近矮星系的恆星提供了重要線索。

近年來，LAMOST呈現出爆髮式、井噴式科研產出態勢，給銀河系「重新畫像」、「星海拾珍」搜尋奇異天體、捕獲來自遙遠宇宙的信息……

從2003年起即擔任LAMOST項目總經理，中科院國家天文台研究員趙永恆的感情是複雜的——

「雖然我們的本職工作重點之一是高效、穩定運行和維護望遠鏡，但只滿足於運行好遠遠不夠，還要吸引、鼓勵更多科學家用戶都來使用我們的數據做研究。否則即使是塊金子，沒人知道也會蒙塵的。」

在中科院的支持下，天文大科學中心實施了特聘客座研究員計劃，聘請國內外頂尖天文學家，圍繞中心裝置建設、運行和研究開展深度合作。中心還實施了高端用戶計劃冠名教授、傑出學者項目，吸引國內外高水平用戶，帶領團隊深入開展基於LAMOST、FAST等的相關科學和技術研究。

截至目前，中國、美國、德國、比利時、丹麥等國家和地區的124所科研機構和大學的769位用戶利用LAMOST數據開展研究工作，共計發表438篇有顯示度的SCI科研論文，引用4200餘次，取得了一系列有影響力的研究成果。

在天文大科學中心的「加持」下，裝置集群觀測能力大幅提升，重大科學成果不斷湧現，開放共享服務更加高效：

——2019年4月，FAST項目通過中科院組織的工藝鑒定和驗收。專家組一致認定，望遠鏡的靈敏度水平已經顯著領先國際上其他望遠鏡，實現了我國射電天文望遠鏡由追趕到領先的跨越，對促進我國在相關學科實現重大原創突破具有重要意義。建安、設備、檔案、財務4個專業組的驗收工作將於5月底完成。此外，FAST已於4月開始利用試開放的形式向國內天文學家開放觀測時間。FAST預計9月完成國家驗收，並將向國內外天文學家正式開放；

——2017年11月，暗物質衛星「悟空」獲得世界上最精確的TeV電子宇宙射線能譜，不但拓展了科學家觀察宇宙的窗口，而且對於判定部分電子宇宙射線是否來自於暗物質起著關鍵作用。

……

「其實，LAMOST剛建成的那幾年，我們的壓力是很大的。」趙永恆感慨，「對比來看，這幾年的成果可以說是爆發性的。這充分說明，把數據放在那兒等別人去發現，跟主動組織大家一起來做事，效果是截然不同的。」

經過4年的籌建和運行，中科院天文大科學中心已經發展成為中國天文學界的一個品牌。面向未來，天文大科學中心將繼續探索有利於促進重大成果產出和高效開放共享的新機制，成為重大天文發現的發源地和重要天文技術的突破者，為建成特色鮮明、國際著名的天文大科學研究中心而不斷前行。

「我國天文學科布局中，中科院具有『設備集中、領域集中、隊伍集中』的特點，是代表國家水平的天文研究『國家隊』以及引領我國天文學科發展的『火車頭』。」趙剛說，「在中國向天文強國努力發展的道路上，天文大科學中心將肩負起引領我國天文事業跨越發展的使命，這也是我們義不容辭的責任。」

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