清华教授要造世界最大「光谱望远镜」，用 AI 看清宇宙真相
清华教授要造世界最大「光谱望远镜」，用 AI 看清宇宙真相
极客公园
2021-12-24 19:33北京传奇极客管理咨询有限公司
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作者 | 靖宇
从清华大学东南门进入，向东北方向走 10 分钟，米黄色的蒙民伟科技大楼紧挨着荷清路，和旁边的教学楼相比，新建的大楼看起来更像科技园区的建筑，临近的大楼依然在施工，不时能见到戴着安全帽的工人。
六层清华天体物理系的走廊里，经一个学者的指点，我们才在一间藏在深处的办公室里见到蔡峥教授。办公桌靠窗，半拉的窗帘将北京初冬的夕照挡在窗外；靠墙的白板上写满了公式和认不出的数字符号，间或有一张手绘的鬼脸和一句开玩笑似的「我不明白」。
蔡峥走出办公桌，拉过一把椅子和我们真正的「促膝」对谈，对于这个不到 10 平米、狭长的办公室并不感到局促。「我们目前主要是分析数据，所以目前也不需要那么大的地方。」蔡峥说，等实验室建好，那时候会有足够的地方。
蔡峥说的实验室是关于他最新的「MUST 光谱巡天望远镜」项目，和「天眼」这样的射电望远镜不同，后者观测的是类似于电视信号的长波，而光谱望远镜观测的是类似人眼接收的可见光一样的短波，「最短比天眼的波长短 10 的六次方」。而望远镜的分辨率与波长成正比，这意味即便几十厘米的光谱望远镜，分辨率也会比天眼高很多。
而蔡峥目前的项目，光谱望远镜的直径是 6.5 米，可以和「天眼」的观测波长互补，对于一个天体不同波长的观测，能够让人们进一步了解这个天体。
美国斯隆数字巡天望远镜
受惠于科学技术的进步，近十年来几乎每个获得诺贝尔奖的天文学发现，从 2011 年的宇宙加速膨胀，2015 年的中微子振荡，2017 年的引力波，到去年超大质量黑洞的发现，都和天文观测设备的进步相关。欧美和日本等发达国家在持续迭代观测设备，中国现在正在迎头赶上，MUST 就是其中一个重要项目。
「填补了一个空白。」蔡峥说，目前世界上还没有这么大口径的光谱巡天望远镜，中国能做出来就是「世界第一」。
早蔡峥几百年的天文学家同行们，用肉眼和简单的光学望远镜去探测太阳系内的星体。受技术限制，某些几十年一见的天文学现象出现，如果不巧是阴天，很可能这辈子就错过了。随着技术的发展，新型天文望远镜、A 空间望远镜甚至 AI 技术的发展，都对天文学研究和理论推进产生了重要影响。
从这个角度来看，蔡峥这一代天文学家要比前辈们幸福太多，因为可以利用现代科技和先进设备，对宇宙的星系和星球进行更精准的观测，同时又可以用计算机技术对海量数据进行快速分析。
「近十年来的诺贝尔奖，有六个都给了和天文学相关的团队。」蔡峥认为，未来十年乃至几十年，将是天文学发展的黄金时期。
「上下四方谓之宇，古往今来谓之宙」蔡峥认为《淮南子》中古人对宇宙的定义就是「空间+时间」非常准确。有一句话说「照在我们身上的阳光是 8 分钟的」，说的是太阳发出的光线，要用 8 分 20 秒的时间穿越宇宙空间，进入到地球。某种意义上，天文学家不仅是观测外太空的物理学家，同时也是研究宇宙的「历史学家」。
那些高深莫测的天文学词汇，听起来和生活毫不沾边，但现实是在这样的天文发现过程中，却会和人类社会在某种程度上产生联系。上世纪 90 年代，NASA 为了探测宇宙中的弱信号，发明了 CCD 传感器，它最后催生了数码相机，将人类从「胶片时代」带入到「数字时代」。CCD 进化成 CMOS，进入到现在每个人手机中，将你每一次自拍的光信号转为数字信号。
CCD 传感器来自当年的哈勃望远镜项目
70 年代为了探索霍金辐射，发展了一个亚毫米波的接收机，里面就有关键技术应用到了现在最常见的 Wi-Fi 上。」从某种意义上来说，如果没有天文学的探索，现在人们估计很难愉快地用手机发个朋友圈。
「天文学追求的目标太高了，即便只是『沿途』一些小的技术的转化，都能给人们生活带来巨大改变。」财政说道，MUST 光谱巡天望远镜也是一样，这个项目的成功，在探明暗物质之外，同样有机会给人们留下更多礼物。
作为光谱望远镜，MUST 有希望为未来光谱仪的小型化作出贡献。「你可以想象，未来每个人手机里都会有一个光谱镜头，可以用来识别假币、检查农药残留，甚至鉴别皮肤癌。」蔡峥说，光谱信息能做得要比这多得多，是「未被发掘的信心金矿」。
之所以要推进 MUST 光谱巡天望远镜项目，藏着蔡峥的「私心」——搞清楚暗物质和暗能量的本质及其演化。「宇宙中只有 4% 是可见的，剩下的不可见的是 26% 的暗物质和 69% 暗能量。」之所以称之为暗物质，就是因为不可见。
MUST 可以从恒星星团尺度做到星系尺度，去探索地球星系周围的暗物质信息，利用星系动力学重构暗物质的分布，最终有机会确认暗物质的本质。而对于暗能量，只有通过对星系光谱进行拍照，探测暗物质和暗能量的三维分布，与近邻的三维分布线进行对比，才有可能把暗能量是否进化的数据提取出来。
要完成这些目标，必须「对宇宙更早期的天区进行更大尺度的观测」，而 MUST 光谱望远镜正是为此而生的。而如果能搞清楚暗物质和暗能量的本质，以及其演化过程，或许能帮助人类解开宇宙起源之谜。
但无论是「天眼」，还是 MUST，天文学研究的是距离地球数亿光年以外的事情。暗物质和暗能量的真相，宇宙「大爆炸」的产生之谜，对于世界上的普罗大众究竟有什么意义？
「你要说对人们有什么意义，倒也说不上。」蔡峥思考了一会说，「就像不管是日心说，地心说，普通人还是正常的生活。」蔡峥认为，天文学取得的成就，带给人类更多的是认知上的冲击和改变。
「人之所以成为人，就是要把不明白的事情搞清楚，这是基本需求。」蔡峥说道。
有了 MUST 的帮助，我们不仅有望将宇宙学距离测量精度提高 1 倍，将宇宙学测量带入「超精确」时代，而且可以帮助目前现存其他类型望远镜发现的天体信息进行补充，进一步确认天体的物理本质。同时，MUST 望远镜本身海量的光谱数据，也将让我们对从行星到星系的物理有全新的认知。
「我们有能力做成 MUST 项目。这些来自宇宙深处的迷人发现，将会让中国人民感受到宇宙的魅力与激动人心。」蔡峥自信地说道。
在由 OPPO 独家冠名赞助的极客公园创新大会 2022 上，清华大学天文系副教授蔡峥，和抖音科技创作者 西安航空学院讲师「苟胜老师」，一起探讨了蔡峥的 MUST 宽视场巡天望远镜的潜力，以及天文学未来的「星辰大海」。
以下为极客公园创新大会2022现场实录：
什么是天文？三千年前中国的哲学家说得特别好：上下四方为之宇，古往今来为之宙。所以说宇宙就是空间和时间。
什么是空间？光走一天可以到太阳系的边界，光走一年可以到一个离我们最近的恒星；如果是几十光年，上百光年我们就看到很多跟太阳一样的恒星；几千光年，上万光年就能看到银河的悬臂；几十万光年，我们就看到了原来有好多跟银河系一样的星系充斥在我们这个宇宙之中。
上亿光年，上十亿光年远的时候，就可以看到宇宙的结构，它像纤维网一样，和蜘蛛网以及人类血管相似——最小的东西和最大的东西有非常高的相关性。
什么是星系？我们对星系的认知近二三十年有巨大变化。首先，星系只占宇宙总物质很小的一部分，在星系外有巨大的暗物质晕，它通过星际介质相连，像人类的血管一样。
宇宙的大部分是不可见的暗物质和暗能量
把尺度再放大一些，宇宙就像城市，有很多道路，这些道路就是暗物质组成的宇宙网，这些宇宙网交汇的地方就是宇宙的大体结构。
在时间上，宇宙「大爆炸」发生在 137 亿年前，但是在距今 70 亿年左右，我们发现宇宙在加速膨胀，这让人非常难以理解。
在地球上，如果人跳起来，因为万有引力，速度会降低，人会落回地面。但是当宇宙开始膨胀，物质的密度越来越低，低到一定程度的时候，一种非常神秘的「真空能」就主导了宇宙的膨胀。它在大尺度上表现为斥力，就是所谓的暗能量。
宇宙的标准模型是 70% 的暗能量，26% 的暗物质，而人眼可见的只占 4%，96% 是不可见的，这是现在对宇宙的认知。
天文学现在已经进入到全波段的阶段，人们可以探测中微子、引力波，从最短的伽马射线到最长的射电对于宇宙探索都很重要，其中光学红外更是重中之重。
光学红外信号在宇宙中很普遍，光学就是在可见光波动，红外波长比可见光长一点，在夜间很亮。美国加州理工和加州大学在夏威夷的两排望远镜近十年获得了两个诺贝尔奖。天上的哈勃望远镜也拿到了一个诺贝尔奖。
我们国家射电望远镜有天眼，在伽马射线和 X 射线方面有很多努力。不过在光学红外设备上，和国际顶尖设备仍有差距，也是我们奋起直追的目标。
天体物理进入到一个全新的时代，欧美日等发达国家，他们的巡天设备已经识别了几十上百亿天体，数据量非常大。AI 技术在天体物理中已经得到广泛应用。我的课题组使用人工智能探索暗能量的演化和暗物质的引力本质。
虽然取得了很大进展，但天文学也遇到一些重大危机和问题，我们希望在下一个十年可以解决这些问题。其中一个问题是，现在的哈勃常数，也就是宇宙膨胀的速率用不同方法测是不一样的。暗物质的问题也是一样，不同方法测有 4 到 5 个标准差，原因无法理解。
这说明我们需要用更高精度来丈量宇宙，例如是否能把 100 亿光年的测距精确到 1%，这对理解暗能量演化、暗物质的掌握至关重要。
同时，现在的暗物质，学界一致认为它是冷暗物质，不过目前找不到这些冷暗物质。研究表明，天体物理学应该重新审视暗物质的本质。
清华大学目前的一个项目，MUST 宽视场巡天望远镜，它的口径是 6.5 米，视场为 7 平方度，每次曝光可以捕捉 1 万个天体的光谱信息。相比之下，美国普林斯顿大学斯隆数字巡天望远镜的口径是 2.5 米，视场 1 平方度，曝光能捕捉 1000 个天体。MUST 全面领先于美国斯隆望远镜。
美国最近公布了天文学科未来十年的规划，它要解决的问题和我们要回答的非常相关。
中国「天眼」FAST 射电望远镜
我们希望能在 2028 年建成，MUST 可以和美国以及中国的望远镜在时域这个新窗口进行配合，共同探索宇宙。十年之后，再谈天文的时候，肯定有很多现在想象不到的东西被探索出来。
IAU 国际天文学联合会主席说，MUST 不仅中国需要，全世界都很需要，因为它能和世界上顶级的巡天望远镜实现完美配合，而中国有能力做成 MUST 项目。
美国的莫纳克亚山顶，有两排 10 米的凯克望远镜和一台日本东京大学的 8 米望远镜。它们日复一日巡着天空，是我们人类知识边界到达最高的地方。
就是这些人类的观天巨眼，把眼前这 45 度未知的世界，变成了人们身后 45 度已知的世界。希望我们通过努力，能够在 7、8 年时间里，用我们中国自己的技术去看看宇宙的边缘。
蔡峥教授（右）与苟胜老师在极客公园创新大会2022上对谈
蔡峥教授与「苟胜老师」对谈内容：
苟胜老师：现代天文学家都怎么研究宇宙？
蔡峥：沿用的是当年开普勒建立的体系，从观测数据找出规律，通过统计学的方法推导结论。牛顿能从统计数据里头得出万有引力，一直以来天文就是这么发展的。
近十年 AI 技术介入到天文学研究，利用 AI 能看到一些目前非常难归纳的理论。相比于人类，AI 能更好地识别难以观察到的东西。所以 AI 在物理学中也起到很大推进作用。
AI 不但能帮人们总结规律，还能发现规律以外的点，这样的点之前人处理很慢，AI 很快，这就有助于人们去发现根本没想过的新物理。
苟胜老师：MUST 望远镜和「天眼」这样的射电望远镜有什么区别？
蔡峥：射电望远镜本质是一个大天线，它可以接收米级的波。MUST 接收的是可见光和红外，它们的波长是三百纳米到 1 微米，波长要比「天眼」短一百万倍。
根据光学衍射极限，如果是相同口径，MUST 得空间分辨率要比「天眼」高一百万倍，口径小一些的话，分辨率也是一样。
另外，贵州阴天比较多，「天眼」依然可以工作是因为射电能穿过云层。但是 MUST 就不行，所以需要到青海这样的地方。MUST 和我们眼睛接收的波段是一样的，在那能看到世界上最美的星空。
苟胜老师：天文学对于普通人的生活有什么影响？
蔡峥：有很多影响，例如 MUST 望远镜需要很多线性光学设计，这个目前国内没有，通过建造 MUST 可以提到我们的精密光学能力。
我们现在手机中拍照用的 CCD 传感器，最早是 NASA 用在哈勃望远镜上，希望它能看的更远。相当于是开启了图像数字化时代，如果没有 CCD，那后来的人工智能也不会出现。
MUST 主要做光谱，清华电子系也在研究新技术，这个技术如果实现了，未来光谱仪就能放到手机里，可以用来检测钞票的真伪，农药残留甚至皮肤癌变。光谱信息是一个金矿，相当于给照片增加了一个维度。
苟胜老师：未来中国的天宫空间站旁边也会有一个巡天望远镜，它对天文学家的帮助大吗？
蔡峥：这是 2025 年发射，一个 2.4 米的望远镜，视场是哈勃望远镜的 300 倍。这个望远镜主要用来拍照片，MUST 是拍光谱，两个望远镜天地配合，完全互补，能让我们的探索往前迈一大步。
造“眼”巡天
来源：北京日报 10-28 刘冕 何蕊
2030
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“遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？”屈原的《天问》流传了两千余年，不同时代的人都曾尝试破题。
当下，一批科研工作者正在努力给出“标准答案”。清华大学天文系副教授蔡峥就是其中一员。今年9月底，蔡峥团队发布了阶段性研究新成果，揭秘宇宙重元素来源之谜，对研究宇宙早期星系的形成、星系后续的演化乃至生命的起源都具有意义。
未来七八年间，蔡峥团队参与建设的世界最大且急需的宽视场光谱巡天望远镜（MUST）有望启用，将浩渺宇宙以一种前所未有的清晰度呈现在我们面前。
到那时，科普小说里浪漫的描述，或将成为现实——“我们抬头看时，总觉得星星遥远。但其实宇宙大爆炸时形成的原子，就是形成我们身体的原子。所以，星星并不远，因为我们就是星星本身。”
寰宇寻真
在宇宙中，绝大部分物质不在星系里，而是在星系之间，这部分弥散在星系广袤空间里的物质被称为星系际介质。理论上，在宇宙大爆炸后不久，宇宙中只存在大量的氢、氦和少量的锂，而没有更重的元素，如碳元素和氧元素。但是天文学家们利用光谱确认了星系际介质中已经存在较重的元素。
“这就引出了一个关键问题，这些重元素从哪儿来？”蔡峥将故事的起因娓娓道来。现代宇宙学模拟给出一种“答案”——重元素主要是被小质量星系的恒星星风等抛射出来的。这就意味着小质量星系的活动似乎是重元素起源的原因，但在观测上，大多数光学波段的搜寻和探索都无功而返，所以这一假设并没有被证实。
“我们很快意识到只进行光学波段的观测是不够的，”蔡峥解释道，“就像是沙尘暴的时候，我们看不到太阳，星系也很可能被尘埃所遮蔽。”为此，蔡峥团队打算利用国际上最大的射电望远镜群——位于智利北部的阿尔玛阵列（ALMA阵列），对“宇宙早期重元素起源”问题进行深入研究。“亚毫米波段不受尘埃影响，可能找到‘隐身’的星系。”
2018年，经过与全球科学家“竞标”，蔡峥团队的提案以国际前列的排名抢到了竞争激烈的国际最大亚毫米波望远镜阿尔玛阵列（ALMA）的使用权，他们利用有限的30小时观测时间，获得了大约2TB的数据量，这个数量级至少可以储存两千部高清电影。紧接着就是对海量数据进行读取和分析研究，“编程大约需要1个月，随后是电脑跑数据，反复验算。”蔡峥推了推眼镜，寥寥几句带过。
最终，经过严苛的“海选”后，蔡峥团队将视野锁定在一个星系，并将其与数值模拟的结果进行对比，发现它比预想中重了1至2个量级。蔡峥说：“这表明大质量星系对重元素起源的贡献可能比先前预想的重要得多，表明宇宙中的重元素来自大质量星系的反馈作用，而并非来源于假设中的小质量星系。”如今，这一研究结果已经被国际知名天文期刊《自然·天文》（Nature Astronomy）发表，引发了天文学界不小的震动。
而鲜为人知的是，这次暗夜寻光差点陨灭。“只有信噪比超过4，才算是一次真实的探测。如果低于这个数值，就很可能是噪声等其他干扰因素引起的。最初，我们曾误算得出信噪比为6的‘漂亮数据’，可还没顾上庆祝，课题组成员吴昀荆就发现了纰漏。”蔡峥说，当时摆在面前的有两条路：一条是放弃前面几百个日夜的煎熬，从头再来，结论未知；一条是以一种相对省力的方式对当前研究过程进行修改，以达到标准。
“一切归零。整个寒假，我们泡在办公室里，反复核对、检验数据。”蔡峥说，最终的数据结果踩在真实观测的“门槛”以上，如果再低一些，也许就不会被认可。而这也是论文发表前，严格的专家们与团队反复争论的内容。“最后终于用事实与数据把专家们都征服了。”蔡峥笑着，脸上流露出一丝欣慰的笑容。
暗夜寻光
在蔡峥位于清华大学的办公室内有一块小黑板，上面密密麻麻地写着各种公式、数字和草图，红色、蓝色的字迹叠压着，挤占着每一寸板面。角落里，不知道是哪位濒临“崩溃”的研究生用笔重重地写了一句“我不理解”，还赌气般地画了个皱眉的表情。不过字迹已经被叠画上了数轴图，旁边还列了几行公式。这块黑板无声地描绘着科研的过程：一定会遇到挫折，会感到沮丧，会吐槽，但不会放弃，不会停下。
蔡峥当然也经历过很多次失意。他回忆起自己在美国读研究生时的第一次独立观测，形容为自己人生的“至暗”时刻。直到现在，他还是会拍一下脑门，苦笑着说：“观测前，导师就告诉我这次机会很珍贵，要争分夺秒，一秒钟就是一美金。”轮到蔡峥观测，他紧紧盯着望远镜，但透过镜片看到的只有一片“寂寞”——之前选定的目标星压根没出现。
“观测结束后，我反复在山上走来走去，那里没有月亮更没有灯，黑漆漆一片。但我都顾不上害怕，因为心情太低落了。”沮丧之余，他还给自己算了笔账，这次无功而返浪费了三个月的工资，“更难过了”，回忆起十年前青涩的自己，蔡峥低下头无奈地笑了笑，发丝已有零星几缕白色。
当时，蔡峥要找的是一颗隐匿在漆黑天穹中的暗星。常规的观测方法是先用望远镜精准地指向它附近的一颗亮星，提前计算亮星和目标源的间距，根据结果将望远镜精准地挪过去。可这颗亮星是一位“运动健将”，一刻不停地运动，两星间距自然也和提前算好的数据不一样。“后来导师说，网页下面有一行小字，提醒这是一颗高速运动的星。我怎么就没看到？”蔡峥说，这个教训他能记一辈子，“我是个自尊心挺强的人，导师指出的任何问题我都印象深刻，包括他对我英文发音的纠正。”是教训，也是动力。
留学期间，由于学业繁重，加之刚到美国时语言交流的困难，蔡峥成了天文大楼的开灯人和关灯人。在美国加州大学圣克鲁兹分校从事博士后研究期间，蔡峥获得了美国太空总署（NASA）授予的“哈勃学者”称号，因为他发现了宇宙早期大尺度结构以及宇宙早期最亮的星云。
说是最亮，但由于距离太过遥远，这片星云在地球上凭借肉眼根本无法观测，需要用4米宽巡天望远镜对准曝光两个小时才可能看到。“这次我没有再选高速运动的星当参照。”蔡峥倒不介意拿自己曾经的惨痛经历当“梗”，“但观测三天，前两天一直下雪，望远镜根本开不了，直到最后一天早上，雪还没有停的迹象。但我还是从宿舍出发了，雪大无法开车，只能走路上山，我深一脚浅一脚地向山顶爬，走了一个多钟头。”到达山顶处时，衣服都被雪和汗浸湿了，“只能用狼狈形容。”他说。
转折出现了，当天后半夜，天空放晴，但这并不意味着胜利。调整望远镜位置、决定仪器类型、更换滤光片、随时检查数据……任何步骤都需要最准确的判断。蔡峥举了个例子，圆规的最小刻度是1度，而望远镜的指向和跟踪精度需准确到圆规最小刻度的三万六千分之一，“也就是说，我们需要操控几十吨重的望远镜达到如此精准的角度，才可能实现观测。”
“每一次观测、每一次实验、每一个工程都可能失败，但只要坚持初心，就一定能有成果。”就这样，蔡峥靠着“白天解不开，晚上继续耗”的执着劲儿，与相距130亿光年的一片星云相逢。从此，这片云洗去一路尘埃，散发出最动人的光芒。
天外寻梦
探索宇宙的志向是蔡峥上初中时就埋下的种子。那时，他对物理非常感兴趣。到了高中，更是痴迷于科普书籍和电影。与预想不同的是，蔡峥对天文的热爱少了点浪漫情怀，多了份理性，“我怕冷，深夜到荒郊野外看星星，对于我而言绝算不上享受。但我选择天文物理，还能坚持做下去，最初的动力就是想探究宇宙背后的规律。”在北京五中念高三时，蔡峥凭借第二十届全国物理竞赛北京一等奖的优异成绩，进入了中国科学技术大学物理系。随着专业学习的逐渐深入，他了解到我国在天文领域相对落后的现状。于是本科毕业后，选择了出国留学。
临行前，蔡峥的爷爷反复叮嘱，学习到先进的知识后，一定要回来建设祖国。“爷爷1935年参加革命，参加了抗日战争、解放战争。奶奶也一直跟随爷爷走南闯北，身经百战，在长津湖战役中荣立二等战功，是杨根思的同连战友。他们用实际行动影响了我，要做一个对国家、对人民有用的人。”
求学之路并非一帆风顺，蔡峥也曾对专业有过动摇。“只要跟家里提到是否应该转专业，父亲就觉得我是不是遇到什么困难了。”蔡峥笑着坦白，“肯定是遇到些不顺心的事才会提，但年轻气盛，就是不想承认。”就这样，转专业成为了几次生活“调剂”，轻描淡写地划过了。
走出去，确实看到了更广阔的天。蔡峥认识到，单纯凭兴趣，用“一张纸一支笔推导公式”的路也许在今天不好走。在大数据时代，要想实现重大突破，科研仪器必须先行。“因为缺少相关的大科学装置，中国的科学家只能借助外国装置进行研究，遇到的困难可想而知。”身在异国，蔡峥在不断充实自己的同时，也时刻关注着祖国的发展。被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）建成投用，创世界之最。“天眼一经启用，威力大杀八方。但这绝对还只是个开始。”
2018年年底，蔡峥即将博士后出站。一天，在美国出差的清华大学天文学系主任毛淑德找到蔡峥，向他透露清华正在筹备建立天文系，并递出了橄榄枝。蔡峥没有丝毫犹豫，就做出了回国任教的决定。“当时我特别高兴。以前每次回国，都要买往返机票，这一次终于只需要一张回国的单程机票了。”他说这是自己做过的最正确的决定，“扪心自问，我不想过那种看似安逸，一眼可以望到退休的生活，我希望像爷爷教育我的那样，真正做一个对祖国有用的人。”蔡峥的眼神中露出坚定的目光。
来到清华后，蔡峥做的第一件大事就是写入党申请书。在一次接受校友采访时，他说：“曾经因为学业繁重，没有规划好时间，没能来得及递交入党申请书就出了国，但我心里一直惦记着。”
2019年10月，蔡峥正式向党组织递交了入党申请书。今年5月24日，他终于如愿加入了中国共产党，校长邱勇亲自当他的校级联系人。“校长时常勉励我，创新之路不易，要锲而不舍，久久为功，甚至要准备好‘九死一生’。”
九天巡游
儿时仰望星空、探索宇宙的梦想，正在蔡峥的不懈努力下一点点变成现实。清华天文系联合精仪系等院系正在全力推进世界最大的6.5米宽视场光谱巡天望远镜（MUST）的建设。蔡峥承担着望远镜主镜的设计和购置，并在科学目标论证、关键指标选择上发挥关键作用。
这台巡天望远镜已确定选址在青海冷湖塞什腾山，海拔4576米。“这里气候干燥，每年降雨量约10毫米，但蒸发量却能达到上千毫米。”说到自己正在实现的梦想，蔡峥一下子打开了话匣子，“天很干净，星星不眨眼。8万平方公里的地界，只有一二百户居民，几乎没有光污染。”
“这里有你绝对没见过的星空，”蔡峥说着，脸上藏不住的笑意，“你可以看到星星在东升西落，银河系像拱门一样从地平线这头连到那头。”他用双手描绘着这幅图景，仿佛自己正置身于这片美丽的星空之下。他略带享受地停顿了一下，紧接着补充道：“大气越稳定，视宁度越好，望远镜显示图像的清晰度就会高。”
然而，实现梦想的道路并非一帆风顺。由于青海冷湖地区海拔高，氧气稀薄，每次到现场勘察蔡峥都不得不戴上吸氧管。“其实高反并不严重，但我在那里的每分每秒都需要思考，为了保证大脑能够清晰地作出决定，我会吸些氧气。”蔡峥说，他已经七次前往青海实地考察了。
长途跋涉建一个望远镜，到底图什么？为了用中国自己的先进科学装备，探寻宇宙的未解之谜。“现在国外6米以上的‘镜子’有二三十台，而我们一个都没有。做科研，既要有理论突破，也要做实验验证，观测检验也极其关键。”蔡峥透露，6.5米宽视场光谱巡天望远镜的建成将对宇宙学暗能量演化、引力波宇宙学、星系形成、系外行星探测等前沿领域作出国际领先的重要贡献。
“未来十年，世界主流望远镜有两个发展方向。一个是广域巡天望远镜，类似于给星空拍摄二维照片。一个是精测型望远镜，聚焦某个点位狂拍，形成光谱。”蔡峥解释，宽视场光谱巡天望远镜是一个相对空白的领域，它一次曝光可以捕捉到上万个天体的光谱，真正实现巡游九天。
如今，在清华大学的大力支持下，这个科学前沿项目的初步设计方案已经完成，主镜开始制作。“整个建设周期需要七八年的时间。”蔡峥说，这是个需要多部门合作完成的项目，磨合是当下的“必修课”。“望远镜有主镜，有副镜，也有人管它叫次镜，也有些工科老师刚开始不知道是什么。”仅仅统一名称这件事就花了几个月的时间。“不过好在彼此沟通渠道很顺畅，我和精密仪器系教授黄磊是邻居，家里、楼道里都是‘会议室’。有时遇到问题，我俩能在大雪地里探讨半天。”蔡峥还经常和清华水利系、集成电路学院的老师们踢球，中场休息时的话题也总是围绕着望远镜。
探讨过程中难免出现思想的碰撞。“在我看来，工程难点在于精密光学部分，凸面镜的验测技术和大尺寸透镜的质量必须过硬，但工科教授认为难点在于机械部分……关键是用事实说服彼此。”蔡峥开玩笑地说，为了“吵”赢，大家都已经成为了彼此领域中的专家。
还有些压力来自外行。比如有人觉得动辄十几亿的项目不划算，产生不了实际价值。蔡峥对此坚决不同意。“造大科学装置绝对是‘划算’的。因为它带来的科学热，对于下一代的启迪，价值不可估量。”另外，大科学装置必然带动一批先进的技术快速发展并落地。“现在智能手机上广泛应用的电荷耦合元件（CCD），最初就是为了满足哈勃望远镜需求研制出来的。”蔡峥说。
作为一位7岁女孩的父亲，蔡峥还有个梦想，希望依托巡天望远镜所观测的大数据为北京打造一处“天文少年宫”，让更多孩子靠近光、感受光、温暖光、成为光。“我不能摘一个月亮，也不能摘一颗星星，我只能摘一朵野花送给你……”在清华大学拍摄的纪录片《大学》中，有一段蔡峥牵着手拿望远镜的女儿，坐在山顶的草地上，弹着吉他缓缓吟唱的镜头，他唱出了对这片星空的热爱，也唱出了一位父亲朴素的心声。
在不远的未来，中国巡天望远镜的“第一缕光”即将照亮，科研人员将用中国自己的设备精准丈量宇宙，开启超精密宇宙学的时代。“我们希望可以将哈勃常数精确到1%，真正看清宇宙的起源，颠覆目前的标准宇宙学模型。”
编辑：李华山
2021年10月29日 08:08:46
根据协议，MUST项目总投资额约13亿元，建设周期7年。条件成熟时，支持建设天文科普馆。省委省政府和清华大学对该项目的推进高度重视，双方联合成立MUST项目工作推进组。目前，海西州政府已组建冷湖天文科技创新园区管理委员会。作为省校进一步深化合作的有效抓手，这一项目的实施将通过优势互补，将有效推动地方经济转型发展和清华大学“双一流”大学建设。
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