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美打造超级望远镜 清晰度比哈勃高出10多倍


http://www.sciencehuman.com   科学人 网站 2005-09-05

      

  据《纽约时报》8月30日报道,美国斯坦弗天文台望远镜实验室的主管安琪尔(Angel,天使的意思)博士正着手打造世界上最大的天文望远镜。这个超级望远镜的名字叫做“大麦哲伦”,它由7个直径27.6英尺的镜面组成,而知名的“哈勃”太空望远镜的直径仅为7.9英尺。

7面镜拼成1朵“花”

  头发灰白,身材瘦长的安琪尔博士说:“这是一项无比勇敢的计划。”安琪尔博士制作和安装望远镜已经20年了,但是他还从未做过如此巨大的望远镜。“大麦哲伦”一旦完工,功能是当前最大光学望远镜的4.5倍。

  虽然到目前为止,工程还算顺利,但安琪尔博士和他的同僚们依然面临着巨大的挑战:由于“大麦哲伦”是由7个镜面共同组成一个弧面,因此,除了中心的那个镜面外,其他6个镜面都是不标准的弧面,各自有不同的倾斜方向和角度,即使出现一点点偏差,都无法精准地组合成一个标准的大弧面。

8大机构联手出资打造

  资金是另一个挑战,打造“大麦哲伦”需要耗资约5亿美元,由8家机构组成的联合会共同提供,这8家机构是华盛顿卡耐基协会、哈佛大学、马萨诸塞州科技学院、史密森尼亚天文台、亚利桑那州立大学、密歇根州立大学、得克萨斯州立大学和得克萨斯农工大学。联合会宣布,今年将制作完成一个镜面,大约耗资1700万美元,届时将邀请所有人来参观。

  卡耐基天文台主管、“大麦哲伦”联合会的主席温迪·弗雷德曼女士称:“联合会的每个人都认为,我们应当先测试一下这项技术。”她补充说,一旦测试失败,整个计划就不会再进行下去。

2016年最后完工

  虽然资金并未完全到位,但制作工程已经在紧张进行中,否则就难以按原定计划完工了。“大麦哲伦”定于2013年部署在智利境内,2016年最后完工。之所以制定这个时间进度,是为了配合美国航空航天局(NASA)的“詹姆斯·韦伯”太空望远镜计划,NASA预计于2011年将“詹姆斯·维伯”送入太空。此外,“大麦哲伦”联合会还有一个竞争对手——美国加州工学院、加州州立大学加拿大天文学协会正打算联合建造一个直径100英尺的望远镜,用另一种完全不同的工艺来打造。

10月底主镜雏形出炉

  7月末,“大麦哲伦”联合会的成员汇聚在一起,正式开始了制作超级望远镜的工程。温度高达2100华氏度的液态玻璃散发出橙色的光芒,18吨灼热的液体已经被浇注在模具中,10英尺高的模具在飞快的旋转着,钢架、电缆如同八爪鱼的触手一样四处延伸,指示灯不停地闪烁着。10月底,镜面将冷却成型,届时,将开始最艰苦的打磨和测试阶段。

功能强大最宜找外星人

  同目前其他大型望远镜一样,“大麦哲伦”也装设了被称为调试光学的可变形主镜,以提升望远镜的解像能力。(受到地球大气层的阻碍,在可见光波段做天文观测,免不了会受到干扰,使得人们观测到的通常是一团模模糊糊的光斑,而有了这种能够随着大气扰动而改变形状的主镜,就能大幅降低大气层的干扰。)天文学家们预言,在发现和研究其他太阳系中的行星方面,“大麦哲伦”望远镜将发挥不可估量的作用。

目标——外星人

  “大麦哲伦”望远镜的聚光能力相当于一面直径为25.6米的巨型望远镜,功能是当前最大光学望远镜的4.5倍,成像清晰度将达到“哈勃”太空望远镜的10倍。在解决细节问题方面,它是一个里程碑式的跨越,将使人们能够直接观测遥远星系的行星,以寻找有没有类似太阳系和地球的环境,会不会有智慧生命存在。

  如何运作

  1 搜集从初级镜面反射来的光线;

  2 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;

  3 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。

  制造一个凹镜

  1 20吨玻璃倒入蜂巢容器中,这是一个表面分布着成千上万个小陶瓷光纤的容器,玻璃被均匀散布在上面;

  2 在旋转的熔炉中加热,温度高达2100华氏度,玻璃变为液态,流入下层容器,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;

  3 冷却后,把蜂巢容器撤去,用研磨设备开始打磨镜面。

  不规则弧形

  如图所示,大部分凹镜的焦点都在中轴线上,而制造“大麦哲伦”望远镜所需的凹镜,焦点却在镜面正上方范围之外。

  配套仪器

  配套分析仪器将被安装在望远镜的下方,由电脑控制,可旋转,以便能随时调用任何需要的仪器。

  配套仪器包括一组摄像机和光谱仪,用来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,以及银河系的起源等问题。

  外封套

  为了保护“大麦哲伦”不受风吹雨打和不明光线干扰,它会被装进一个213英尺高的大封套里。

    [信息时报]   
 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

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