星空下的LAMOST望遠(yuǎn)鏡     中科院國家天文臺供圖

■本報記者 丁佳

“嘟、嘟、嘟……”

此曲只應(yīng)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(yuǎn)鏡（FAST）首批成果新聞發(fā)布會上，時任FAST項目科學(xué)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(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星。

這是足以載入中國天文歷史的一刻。而在此之后，F(xiàn)AST邁入了批量發(fā)現(xiàn)脈沖星的時代。

時至今日，F(xiàn)AST已探測到91顆優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，其中65顆已經(jīng)得到認(rèn)證，包括迄今為止流量最暗弱的毫秒脈沖星。

如今的FAST可謂家喻戶曉。但很少有人知道，在背后默默支撐、耕耘，并結(jié)出這一個個重大成果的，是一個叫做中國科學(xué)院天文大科學(xué)研究中心（以下簡稱天文大科學(xué)中心）的創(chuàng)新平臺。

第二次抉擇

從古至今，燦爛的星空一直是人類的向往。天文學(xué)也是中國古代最為發(fā)達的自然科學(xué)之一。但隨著近代中國的閉關(guān)鎖國、與近現(xiàn)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(nèi)的天文觀測力量。2001年，形成了由國家天文臺（含總部、云南天文臺、南京天文光學(xué)技術(shù)研究所、新疆天文臺、長春人造衛(wèi)星觀測站）、紫金山天文臺、上海天文臺組成的中科院天文臺系統(tǒng)架構(gòu)，帶動了中國天文學(xué)的快速發(fā)展。

歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，中科院天文臺系統(tǒng)各單位都為中國天文學(xué)的重新崛起，作出了不可磨滅的貢獻。郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）、FAST、65米天馬望遠(yuǎn)鏡、13.7米毫米波望遠(yuǎn)鏡、1米太陽塔……一臺臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進天文觀測設(shè)施在中華大地拔地而起，中國天文，也終于能在國際舞臺上擁有一席之地。

盡管這樣，中國天文人所面臨的發(fā)展危機，卻似乎從未遠(yuǎn)去。

“幾家天文臺之間有一個臺長聯(lián)席會議，來討論、協(xié)商中科院天文領(lǐng)域的公共、共性事項。”中科院天文大科學(xué)中心主任、國家天文臺黨委書記、LAMOST科學(xué)委員會主任趙剛坦言，“可在當(dāng)時，并沒有形成常態(tài)化機制。作為一個學(xué)科整體，中科院各天文單位仍缺乏統(tǒng)籌管理的資源和制度支持。”

趙剛的這種感覺來源于天文學(xué)科的特殊性。

在很多人腦海中，一提起天文學(xué)，似乎就會浮現(xiàn)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(xué)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(xué)，隨著重大天文觀測裝置不斷更新?lián)Q代，國際主流的先進天文研究模式已進入大科學(xué)研究時代，即依托重大天文觀測裝置的前沿科學(xué)與技術(shù)研究，不斷催生重大天文發(fā)現(xiàn)，不斷革新人類對宇宙的認(rèn)識。

據(jù)統(tǒng)計，近年來最重要的研究成果，絕大部分來自于依托重大天文觀測裝置的觀測研究。2009年至2013年，國際天文領(lǐng)域發(fā)表的論文按照被引頻次排序，前0.1%的論文中絕大多數(shù)（81%）都是基于重大天文觀測裝置完成的。

“世界各國不惜耗資數(shù)億乃至數(shù)十億美元建造各類重大地面和空間天文觀測設(shè)施，以追求更高靈敏度、更高空間/時間/譜分辨率和更大視場。”天文大科學(xué)中心副主任、紫金山天文臺臺長常進評論道，“簡單來說，誰想比別人看得更多、更遠(yuǎn)、更暗、更清，誰就得擁有更先進、更靈敏的望遠(yuǎn)鏡。天文學(xué)的確變得越來越貴，越來越依賴于大裝置，這就是這個學(xué)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(xué)成為合作交流互動性最強、國際化程度最高的學(xué)科之一�，F(xiàn)代天文觀測裝置，造價昂貴、技術(shù)先進、系統(tǒng)復(fù)雜，并在全球范圍尋找最優(yōu)觀測臺址進行建設(shè)。”天文大科學(xué)中心副主任、上海天文臺臺長沈志強介紹了國際合作對于天文學(xué)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(xué)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，國家天文臺、紫金山天文臺和上海天文臺都是獨立法人單位，在無形之中筑起了一道道藩籬。

“一個單位實行包括自身在內(nèi)的統(tǒng)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(fā)展，缺少統(tǒng)籌整體規(guī)劃和頂層設(shè)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(shù)研發(fā)平臺，各單位間低水平重復(fù)建設(shè)、重復(fù)購置情況屢有發(fā)生。”

“裝置、平臺、科研相互間結(jié)合不夠緊密，難以形成統(tǒng)一的有機創(chuàng)新鏈條。”

……

隨著時間的推移，各種各樣的質(zhì)疑、問題接踵而來，天文學(xué)家愈發(fā)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。

“天文臺系統(tǒng)的力量聯(lián)合起來”

“改革是現(xiàn)實挑戰(zhàn)，也是發(fā)展機遇。挑戰(zhàn)不容回避，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(fā)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(xué)部署，拉開了研究所分類改革的序幕。得到這個消息后，國家天文臺、紫金山天文臺、上海天文臺的負(fù)責(zé)人第一時間積極響應(yīng)，討論改革方案。

2015年3月13日，中科院院長辦公會批準(zhǔn)啟動天文大科學(xué)中心籌備工作，并成立籌備組，中科院時任副院長王恩哥任組長，中科院機關(guān)相關(guān)部門工作人員與天文領(lǐng)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(shè)哪類機構(gòu)更合適。

“一開始直覺的目標(biāo)是卓越中心，因為天文學(xué)是一門很前沿的科學(xué)。”國家天文臺臺長助理、基礎(chǔ)科研部主任薛艷杰說，“但后來大家一致認(rèn)為，天文學(xué)不僅僅是理論研究，科學(xué)研究正越來越依賴于大科學(xué)裝置；而學(xué)科的長遠(yuǎn)發(fā)展也不能單純依靠研究所傳統(tǒng)的PI制。卓越中心的定位，其實并不最為契合我們的需求。”

縱觀全球，天文學(xué)較為先進的國家和科研機構(gòu)基本都是采用成熟的大科學(xué)中心模式，擁有一套統(tǒng)籌科學(xué)發(fā)展和高效運行管理的機制，若干一流大科學(xué)裝置組成的功能強大的分布式觀測網(wǎng)絡(luò)，以及一流的運行維護、技術(shù)研發(fā)、科學(xué)研究團隊，這些要素間緊密銜接。

“這種模式有利于觀測裝置和設(shè)備的科學(xué)有序發(fā)展及高效開放運行，進而成為重大天文發(fā)現(xiàn)的發(fā)源地、尖端觀測技術(shù)方法的孵化器、學(xué)科跨越發(fā)展的推動力。”天文大科學(xué)中心綜合管理部主任、戰(zhàn)略規(guī)劃辦公室主任趙冰說。

以歐洲南方天文臺為例，其總部設(shè)在德國，主要觀測設(shè)施分布于智利的拉西拉、帕瑞納、諾德查南托、塞魯阿瑪遜斯等臺站。通過組織歐洲各國政府的合作，歐南臺實現(xiàn)了人力、財力、物力、技術(shù)、專長等資源的統(tǒng)籌整合和配置，設(shè)計、建造了多個全球領(lǐng)先的地基天文觀測設(shè)施。該機構(gòu)統(tǒng)籌和代表歐洲天文界進行國際合作，協(xié)調(diào)、吸納世界創(chuàng)新資源，如領(lǐng)導(dǎo)歐洲極大望遠(yuǎn)鏡、聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)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，歐洲南方天文臺成功支撐歐洲天文學(xué)家達到了“天文學(xué)新高度”，與歐洲核子研究中心、歐洲航天局一并，被譽為振興歐洲科技的三大體制創(chuàng)舉。

薛艷杰認(rèn)為，大科學(xué)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(nèi)天文口的力量聯(lián)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(gòu)的籌備，是一場存量改革。原有的三個天文臺仍然保留實體，新成立的中心則作為非法人單位運行。

“既不干涉各自內(nèi)部的事情，又要有一個平臺、一個機制讓大家坐在一起，‘共商共議’天文領(lǐng)域的重大事項，決不是‘為改革而改革’，而是真正發(fā)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(xiàn)出來。幾年前，國家重點研發(fā)計劃“大科學(xué)裝置前沿研究”重點專項征詢天文學(xué)界的意見，天文大科學(xué)中心承擔(dān)了統(tǒng)籌組織的功能。該重點凝練哪些方向、優(yōu)先支持哪些項目，大家通過討論達成了共識。

“如果沒有這個平臺，能夠想象，這樣的項目很快就會演變成‘你爭我搶’的局面。”薛艷杰坦言，“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(xué)中心漸漸得到了天文學(xué)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(nèi)部，還是全國高校的天文科研力量，只要有需要協(xié)商的事，都可以提出由天文大科學(xué)中心提供支撐。

2017年10月23日，天文大科學(xué)中心建設(shè)試點工作專家組驗收會議召開。專家組一致認(rèn)為，中心戰(zhàn)略定位準(zhǔn)確，領(lǐng)域方向布局合理，全面完成了試點建設(shè)目標(biāo)，同意通過驗收。

隨后，經(jīng)中科院第13次院長辦公會評議，天文大科學(xué)中心通過驗收。至此，歷經(jīng)兩年多的籌建，天文大科學(xué)中心終于進入正式運行階段。

FAST全貌

“5+2”的力量

天文大科學(xué)中心不斷探索對中科院天文領(lǐng)域重大事項實現(xiàn)“五統(tǒng)籌、兩共享”的機制。“五統(tǒng)籌”是統(tǒng)籌配置隊伍資源條件、統(tǒng)籌制定重大裝置規(guī)劃、統(tǒng)籌組織重大前沿研究、統(tǒng)籌運行重大觀測裝置、統(tǒng)籌發(fā)展重大技術(shù)平臺，“兩共享”是觀測裝置和技術(shù)平臺高效開放共享。

這種治理結(jié)構(gòu)和工作機制，在很大程度上使我國天文領(lǐng)域的重大事項和相關(guān)頂層布局設(shè)計得以協(xié)調(diào)。

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

每個裝置集群統(tǒng)籌運行，發(fā)揮各自的集群優(yōu)勢；同時各裝置集群又能聯(lián)合作戰(zhàn)，形成多波段的互補優(yōu)勢，支撐重大天文前沿研究。

以對“中國科學(xué)院天文臺站設(shè)備更新及重大儀器設(shè)備運行專項經(jīng)費（天文財政專項）”的管理為例，中心更加強化科學(xué)目標(biāo)導(dǎo)向，更加側(cè)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：“這是我們幾位臺領(lǐng)導(dǎo)的一致共識。”

“統(tǒng)籌協(xié)調(diào)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(xué)產(chǎn)出多的裝置，支持強度會大幅提升；對效果不好、產(chǎn)出欠理想的裝置，則及時轉(zhuǎn)為教學(xué)、科普等其他用途，通過‘關(guān)停并轉(zhuǎn)’，不再由天文財政專項予以支持。總的原則就是要實現(xiàn)資源向重大成果產(chǎn)出傾斜，確保資金使用效益。”

在人才隊伍建設(shè)方面，天文大科學(xué)中心充分利用各類人才計劃，通過引進和培養(yǎng)相結(jié)合，逐漸組建起一支結(jié)構(gòu)合理的高水平科研、技術(shù)、運維和管理團隊。

在FAST 調(diào)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(xué)中心FAST高端用戶計劃優(yōu)秀骨干、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(xiàn)任FAST總工程師。

LAMOST高端用戶計劃優(yōu)秀骨干、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(xiàn)著LAMOST的科學(xué)突破。

“我們自己的團隊里其實有很多優(yōu)秀的技術(shù)人員，他們主要負(fù)責(zé)的是科學(xué)數(shù)據(jù)與裝置之間的銜接。”LAMOST運行和發(fā)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(guān)鍵，但長期以來都在‘為別人做嫁衣’，成績很難得到體現(xiàn)。”

更何況，由于體制機制的限制，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、大科學(xué)工程、空間科學(xué)衛(wèi)星項目運行費中的人員經(jīng)費嚴(yán)重不足。FAST電磁環(huán)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(shù)人員的收入偏低，不利于保持運行維護和技術(shù)支撐人員的積極性和穩(wěn)定性。”

天文大科學(xué)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(xué)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(fā)現(xiàn)他們在發(fā)表論文數(shù)量上很吃虧。”

為了改變這一狀況，天文大科學(xué)中心成了打破“四唯”的探索者。在推薦國家和院級相關(guān)人才計劃時，推優(yōu)的原則之一，就是向?qū)Υ笱b置建設(shè)、運行做出重要支撐和貢獻的骨干人才予以傾斜。

此舉受到了科研人員的歡迎。李菂認(rèn)為，天文大科學(xué)中心通過設(shè)立相應(yīng)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(jié)穩(wěn)定隊伍起到了關(guān)鍵作用。而姜鵬則感到，天文大科學(xué)中心在相關(guān)領(lǐng)域科技人才的儲備方面發(fā)揮了重要作用。

FAST工程原首席科學(xué)家兼總工程師南仁東（左三）等人在工程現(xiàn)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(fā)表了國家天文臺領(lǐng)導(dǎo)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(fā)現(xiàn)了一顆重元素（包括銀、銪、金、鈾等）含量超高的恒星起源自被銀河系瓦解的矮星系，首次揭示了這類稀有恒星的吸積起源，深化了對重元素產(chǎn)生機制的認(rèn)識，為基于恒星化學(xué)成分識別來自附近矮星系的恒星提供了重要線索。

近年來，LAMOST呈現(xiàn)出爆發(fā)式、井噴式科研產(chǎn)出態(tài)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(yuǎn)宇宙的信息……

從2003年起即擔(dān)任LAMOST項目總經(jīng)理，中科院國家天文臺研究員趙永恒的感情是復(fù)雜的——

“雖然我們的本職工作重點之一是高效、穩(wěn)定運行和維護望遠(yuǎn)鏡，但只滿足于運行好遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要吸引、鼓勵更多科學(xué)家用戶都來使用我們的數(shù)據(jù)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(xué)中心實施了特聘客座研究員計劃，聘請國內(nèi)外頂尖天文學(xué)家，圍繞中心裝置建設(shè)、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、杰出學(xué)者項目，吸引國內(nèi)外高水平用戶，帶領(lǐng)團隊深入開展基于LAMOST、FAST等的相關(guān)科學(xué)和技術(shù)研究。

截至目前，中國、美國、德國、比利時、丹麥等國家和地區(qū)的124所科研機構(gòu)和大學(xué)的769位用戶利用LAMOST數(shù)據(jù)開展研究工作，共計發(fā)表438篇有顯示度的SCI科研論文，引用4200余次，取得了一系列有影響力的研究成果。

在天文大科學(xué)中心的“加持”下，裝置集群觀測能力大幅提升，重大科學(xué)成果不斷涌現(xiàn)，開放共享服務(wù)更加高效：

——2019年4月，F(xiàn)AST項目通過中科院組織的工藝鑒定和驗收。專家組一致認(rèn)定，望遠(yuǎn)鏡的靈敏度水平已經(jīng)顯著領(lǐng)先國際上其他望遠(yuǎn)鏡，實現(xiàn)了我國射電天文望遠(yuǎn)鏡由追趕到領(lǐng)先的跨越，對促進我國在相關(guān)學(xué)科實現(xiàn)重大原創(chuàng)突破具有重要意義。建安、設(shè)備、檔案、財務(wù)4個專業(yè)組的驗收工作將于5月底完成。此外，F(xiàn)AST已于4月開始利用試開放的形式向國內(nèi)天文學(xué)家開放觀測時間。FAST預(yù)計9月完成國家驗收，并將向國內(nèi)外天文學(xué)家正式開放；

——2017年11月，暗物質(zhì)衛(wèi)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(xué)家觀察宇宙的窗口，而且對于判定部分電子宇宙射線是否來自于暗物質(zhì)起著關(guān)鍵作用。

……

“其實，LAMOST剛建成的那幾年，我們的壓力是很大的。”趙永恒感慨，“對比來看，這幾年的成果可以說是爆發(fā)性的。這充分說明，把數(shù)據(jù)放在那兒等別人去發(fā)現(xiàn)，跟主動組織大家一起來做事，效果是截然不同的。”

經(jīng)過4年的籌建和運行，中科院天文大科學(xué)中心已經(jīng)發(fā)展成為中國天文學(xué)界的一個品牌。面向未來，天文大科學(xué)中心將繼續(xù)探索有利于促進重大成果產(chǎn)出和高效開放共享的新機制，成為重大天文發(fā)現(xiàn)的發(fā)源地和重要天文技術(shù)的突破者，為建成特色鮮明、國際著名的天文大科學(xué)研究中心而不斷前行。

“我國天文學(xué)科布局中，中科院具有‘設(shè)備集中、領(lǐng)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(lǐng)我國天文學(xué)科發(fā)展的‘火車頭’。”趙剛說，“在中國向天文強國努力發(fā)展的道路上，天文大科學(xué)中心將肩負(fù)起引領(lǐng)我國天文事業(yè)跨越發(fā)展的使命，這也是我們義不容辭的責(zé)任。”