[科普中国]-大麦哲伦望远镜

简介

进入21世纪以来，人们仍旧雄心勃勃地致力于建造更大口径的望远镜，由美国华盛顿卡内基天文台、哈佛大学、史密松天体物理台、亚利桑那大学、密歇根州立大学、麻省理工学院、芝加哥大学、德克萨斯大学奥斯汀分校和德州农工大学以及澳大利亚国立大学等机构组成了一个联盟，由卡内基天文台、亚利桑那大学和其他研究机构建造口径21.4m的大麦哲伦望远镜，主镜片由7个直径约8.4m的巨幅镜片组成，其中一枚镜片居中，其他6枚镜片则像花瓣般拥簇于中心镜片的周围，它的聚光能力相当于一面口径为21.4m的巨型完整镜面，镜面的精度误差低于19nm，这是惊人的光洁度。此外，由于“大麦哲伦”上还将装备一套光学自适应系统，借助该仪器这台望远镜的成像清晰度将达到“哈勃”太空望远镜的10倍。设计人员还使用了多项最新技术，预计它将成为拍摄图片质量最高、误差最小的天文望远镜。建成启用后，它将担负探寻宇宙中恒星和行星系的生成、暗物质、暗能量和黑洞的奥秘以及银河系起源等重任。5

安置地点望远镜的安置地点在智利位于智利赛雷纳东北约115km的拉斯坎帕纳斯（Las Campanas），这儿一年中有一半以上是晴天；此外，由于远离人口聚集的中心和其他有利的地理条件，周围大部分地区夜晚的天空不仅完全免除大气污染，并且是受到光污染最少的地区，因而长期使它成为天文观测的最佳地点之一。5

工作原理“大麦哲伦”搜集从初级镜面反射来的光线，光线汇聚到二级凹镜，凹镜不断地作出调整，以过滤来自大气层的干扰，二级凹镜将光线向下反射，穿过中心镜面中央的小孔，进入系列分析器械。为了能清楚地对这类行星进行快拍，“大麦哲伦”将会采用较先进的自调光学来获得比哈勃望远镜还清晰10倍的影像。每一面主镜都会将光聚焦在另一面直径1.1m的次要反射镜上，反射镜是接有672个调节器的一片薄膜。计算机每秒钟会对反射镜的形状进行1000次的微调，以消除绝大部分的大气干扰。6

镜面制作原理被誉为美国巨型天文望远镜之父的罗杰·安吉尔在美国亚利桑那大学的史都华天文台铸镜实验室，承担了镜片铸造实验的任务。这是他造过的最大的一面镜子，“大麦哲伦”的镜片直径刷新纪录，成为单一镜片望远镜中直径最大的望远镜，并将镜片的制造技术提升至一个新的境界。之前单一镜片望远镜直径最大的是新皇望远镜（Subaru），其直径超过8米。

镜面制作的原理，是将20吨玻璃倒入一个表面分布着成千上万个小陶瓷光纤蜂巢容器中，玻璃被均匀散布在上面；在旋转的熔炉中加热，温度高达2300华氏度（1260℃），玻璃变为液态，流入下层3 米高的模具，同时旋转产生的离心力把多余的玻璃液体分离出去，形成一个凹面镜坯；冷却后，把蜂巢容器撤去，用研磨设备开始打磨镜面。成型的镜片直径为 8.4 米、高约 1 米、平均厚度却不到 3厘米，由多孔的硼硅酸盐组成。每个镜面重达17吨，抛光和表面工艺制造需要大约三年的时间。6478

面临的困难虽说“大麦哲伦”的成功将为天文学界带来一个里程碑式的跨越，但就项目组目前的资金及科技水平，没有人能保证这个梦想最终能实现。因为目前制造“大麦哲伦”需要的很多核心技术尚处于研究阶段，它最终能不能由图纸转化为实体仍需拭目以待；另一方面，因为推动整个项目需要 5 亿美元的经费，而目前项目组仅筹到 1700 万美元。因此担任该巨型望远镜镜片制造领导工作的安吉尔不得不为了经费时不时离开实验室赶赴各地游说，让投资人相信“大麦哲伦”巨型望远镜物有所值。8

参与组织参与该项目的主要组织包括89：

卡内基天文台（Observatories of the Carnegie Institution of Washington）

芝加哥大学（UNIVERSITY OF CHICAGO）

哈佛大学（HARVARD UNIVERSITY）

史密松天文物理台（SMITHSONIAN INSTITUTION）

德州农工大学（TEXAS A&M UNIVERSITY）

亚利桑那大学（THE UNIVERSITY OF ARIZONA）

德克萨斯大学奥斯汀分校（UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN）

澳大利亚国立大学（THE AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY）

澳大利亚航天有限公司（ASTRONOMY AUSTRALIA LTD.）

韩国天文与空间科学协会（KOREA ASTRONOMY AND SPACE SCIENCE INSTITUTE）

THE SÃO PAULO RESEARCH FOUNDATION, FAPESP