陳建生院士：宇宙の解読：宇宙探査の黄金時代が到来

編集者注：習近平総書記は「科学の普及は革新的な発展を達成するための重要な基礎作業である」と指摘した。科学技術の高度な自立を実現するために、中国科学技術協会科学普及部と光明オンラインは共同で「学者によるハイエンド科学普及」コラムを立ち上げ、各分野の学者を招いて我が国の現在の科学技術上のホットな問題に権威ある回答をもらい、より多くの科学技術者が科学研究と科学普及能力を向上させるよう導き、全人民の科学リテラシーの向上を促進し、科学技術強国の建設に科学普及に貢献しています。 #1000万のIPが科学技術を生み出す

中国宇宙ステーション調査望遠鏡（CSST）は、口径2メートルの大型宇宙天文望遠鏡です。広い視野、マルチバンド、高画質などの優れた性能を持ち、軌道上での修理やアップグレードも可能です。 CSST は大規模な天文学調査に重点を置いており、宇宙論、銀河、天の川、恒星、惑星など、複数の天体物理学分野で大きな科学的発見をすることが期待されています。生成される数十 PB のデータは、天文学計算の学際的な分野にも課題と機会をもたらすでしょう。宇宙調査の黄金時代が到来します。

宇宙望遠鏡は地上の望遠鏡では得られない観測上の利点があり、天文学の研究に非常に適しています。米国のハッブル宇宙望遠鏡は汎用望遠鏡であるのに対し、中国の宇宙ステーション望遠鏡は調査望遠鏡である。では、なぜ我が国は宇宙調査望遠鏡を開発したいのでしょうか?

天文観測は、一般調査と精密測定の 2 つのカテゴリに分けられます。両者は互いに補完し合います。天体調査は、宇宙の天体の一般的な調査です。 1970年代以前の天文学は、主に4～5メートル級の光学望遠鏡を用いて天体のスペクトル観測を行い、恒星物理学の精密研究に重点が置かれていました。 20 世紀後半には、天文学研究の戦略的方向性が変化し始めました。クエーサー、宇宙マイクロ波背景放射、宇宙の大規模構造、暗黒物質、暗黒エネルギーなどの主要な発見により、天空の調査に対する科学的要求が高まっています。

一方、検出器、ビッグデータ、高速ネットワーク、高速コンピュータ技術、光ファイバー技術、コンピュータシミュレーション技術、宇宙技術など、ここ数十年にわたる革命的な技術進歩により、光学天体調査の条件が整ってきました。

現在、世界には米国のWFIRST、欧州のEUCLID、中国の宇宙ステーション調査望遠鏡CSSTという3つの主要な宇宙調査プログラムがあります。その中で、中国の宇宙探査望遠鏡の撮像品質、探査範囲、バンド数、限界等級、スペクトルなどの性能は世界トップクラスである。

CSST の天体観測データ画像は象牙の塔に閉じ​​込められ、天文学者による研究のためだけに公開されるべきではなく、社会全体に公開され、一般の人々が参加して宇宙を理解できるようにすべきだと私は信じています。一般の人々が宇宙の科学的見解を教育する最良の方法は、単に宇宙を「観察する」ことから宇宙の研究に「参加する」ことへと移行することであり、それによって一般の人々の科学リテラシーの向上も促進されます。

今、私たちは宇宙調査の黄金時代に突入しました。科学者は宇宙の起源と進化を研究するために、大量の天文学的データのサンプルを必要としています。 CSST の宇宙観測の解像度は 0.1 秒角で、これは 2 キロメートル離れたキビ一粒を見るのと同等です。透明度は肉眼の2,000倍です。その感度は肉眼の1億倍にあたる26～27等星を観測可能。

同時に、コンピュータ技術の発展とデジタル化により、膨大な量のデータの処理が容易になりました。 1980 年代には 300 MB のメモリを購入するのに 3,000 ドルかかりましたが、今日では 1 TB のメモリは数十ドルしかかかりません。

推定によれば、CSST は 1 日あたり 300 回の観測を実施し、膨大な量の科学データと 72,000 枚を超える処理対象画像を生成します。しかし、技術の発展により、保管はもはや難しい作業ではなくなりました。

CSST には現在、「適切な時期と適切な場所」があり、不足しているのは「適切な人材」だけです。膨大な量の科学データを処理するには、何万人もの科学者が必要です。

同一視野内で複数の色や異なる時間に観測される画像が増えるにつれ、小惑星の探索、超新星や超高速星の発見、カラー画像の合成など、同一視野内の各露出の画像を同時に処理することが必要になります。しかし、現段階では中国には天文学者があまりおらず、科学データの処理において人はかけがえのない重要な役割を果たしています。

したがって、私は社会全体に CSST 画像リソースの開発に参加するよう呼びかけます。社会には中学生と社会天文学愛好家という、十分に活用できる豊富な資源が 2 つあります。たとえば、アメリカの天文学者ミルトン・ヒューマソンはもともと天文台の用務員でしたが、彼自身の努力によりハッブルの主任助手兼天体観測者になりました。これは、社会天文学愛好家の中にも「隠れた龍と伏せ虎」が存在することを十分に証明しています。

実際のところ、天文学研究への一般人の参加は目新しいものではありません。国立天文科学データセンターが実際の天文科学データをもとに企画・実施する「重力レンズ探索公開科学プロジェクト」が正式にスタートしました。中学生から天文学愛好家までどなたでもご参加いただけます。国際的には、Galaxy Zoo 市民科学プロジェクトも進行中であり、多くの興味深い科学的発見がなされています。

CSST の作業は 2 つの部分から成り、1 つは深い知識を必要とし、もう 1 つは人間の目に依存して多くの貴重な天体を発見します。 CSST によって取得された膨大な量の天文画像は、巨大な科学的宝庫です。天体写真を観察する際の人間の目の役割は、コンピューター画像処理では代替できません。社会全体を動員して CSST 画像リソースの開発に参加することは、社会全体に対する宇宙教育を実行するための素晴らしいプロジェクトです。

積極的な国民参加を促すために、国民の発見を本や論文として出版することもできると思います。現状では、統一された形式でレポートを自動的に生成する専用のインタラクティブな視覚天文学画像処理ソフトウェアを準備することができます。同時に、オンラインチュートリアルによる研修を実施し、毎年成果交換会を開催することもできます。

この作業が徐々に進んでいくことを願っています。これが実現すれば、国民全体の科学リテラシーが向上するでしょう。これは素晴らしい科学プロジェクトであり、素晴らしい科学普及プロジェクトであり、少なくとも 10 年間続く素晴らしい人材プロジェクトです。

（著者：陳建生は中国科学院の院士、インタビューと編集は高亜利）