當前位置:
首頁 > 熱門 > 巨型麥哲倫望遠鏡的第6面鏡子鑄造完成,還差最後一步

巨型麥哲倫望遠鏡的第6面鏡子鑄造完成,還差最後一步

預計到2029年,位於智利北部的巨型麥哲倫望遠鏡(GMT)將開始收集來自宇宙的第一束光線。作為被稱為「超大望遠鏡」(ELTs)的新一代望遠鏡的一部分,GMT將結合複雜主鏡、柔性副鏡、自適應光學(AOs)和光譜儀的能力,比以往任何光學望遠鏡看得都更遠、更詳細。

GMT望遠鏡的中心是7個單片鏡,每個鏡片的直徑為8.4米(27.6英尺),這將使它擁有24.5米(80.4英尺)主鏡的解析度。根據GMT組織(GMTO)最近的聲明,亞利桑那大學的Richard F. Caris鏡子實驗室開始為望遠鏡的主鏡鑄造第六段和第七段(將需要四年時間完成)。

組成GMT望遠鏡的七個反射鏡片是世界上最大的硬質整體鏡。在它們的最終配置中,六個離軸段將圍繞一個中心軸段,從而使其成為一面主要的反射鏡,該反射鏡能夠從368平方米(約1200平方英尺)的表面積上收集光。 它還具有比哈勃太空望遠鏡(HST)高10倍的解析度。

正如GMT項目經理詹姆斯·范森(James Fanson)在GMTO的新聞稿中所說:

「望遠鏡最重要的部分是它的聚光鏡。鏡子越大,我們能看到的宇宙就越深,我們能觀察到的細節就越多。巨型麥哲倫望遠鏡獨特的主鏡設計由世界上最大的七面鏡子組成。

鑄造第六面鏡子是邁向完工的重要一步。一旦投入使用,巨型麥哲倫望遠鏡將產生比哈勃太空望遠鏡清晰10倍的圖像。這些鏡子帶來的發現將改變我們對宇宙的理解。」

鏡片的鑄造過程是在Richard F. Caris鏡子實驗室進行的,該實驗室由亞利桑那州圖森的亞利桑那大學監督。它開始於近17.5噸(38490磅)的高純度硼硅酸鹽玻璃(又名:E6玻璃),然後由世界上唯一的旋轉爐熔化。這種「旋轉澆鑄」的過程會加熱玻璃,直到它液化,最終這些部分會形成特殊的拋物線形狀。

在最高溫度(被稱為「高火」)時,熔爐以每分鐘5轉的速度旋轉,將玻璃加熱到1165°C(2129°F),持續大約5個小時。到2021年3月6日,第六個和第七個鏡段將達到「高火」。然後,它們將經歷長達一個月的「退火」過程,在這個過程中,旋轉爐放慢速度,以消除玻璃上的內部應力。

這將使鏡子在冷卻時變硬,在達到室溫之前還會持續1.5個月。一旦冷卻完畢,這些鏡子將會用兩年時間進行拋光,直到它們的表面達到只有幾納米(不到人類頭髮寬度的千分之一)的光學表面精度。

目前,前兩段鏡子已經完成,並儲存在鏡子實驗室。第三段到第六段鏡片現在正在經歷不同的生產階段。第五段鏡子是在2017年11月鑄造的,第四段鏡子已經完成了後表面拋光,第三段鏡子已經完成了一半以上(達到了70納米的精度)。

此外,還計劃生產第八個備用鏡片,每當需要維護一個鏡片段時,該備用鏡片將啟用。 鏡子是光學設計的關鍵部分,它使GMT能夠在30米(100英尺)級別的任何ELT望遠鏡中獲得最寬的視野,例如,目前正在夏威夷莫納克亞建造的30米望遠鏡(TMT)。

實際上,GMT如此強悍的秘密來源於其獨特的光學設計,它可以利用反射鏡收集到的每一個光子(因此確保了前所未有的光學效率)。正如GMT首席科學家麗貝卡·伯恩斯坦所解釋的那樣:

「這種前所未有的聚光能力、效率和圖像解析度的結合將使我們能夠在天文學的所有領域做出新的發現,特別是需要最高空間和光譜解析度的領域,比如尋找其他宜居星球。

我們將擁有以高解析度研究行星的獨特能力,這是了解一顆行星是否具有像地球一樣的岩石成分,是否含有液態水,以及其大氣中是否含有正確的分子組合以發出生命存在信號的關鍵。」

到本世紀20年代末,完成後的鏡子將從亞利桑那州的圖斯科,運往智利北部阿塔卡馬沙漠的拉斯坎帕納斯天文台。這個乾旱地區位於海拔2500米(8200英尺)的地方,被認為是地球上進行天文學研究的最佳地點之一。在這個海拔高度,天空非常晴朗,而它與城市中心的距離也確保了這裡幾乎沒有光污染。

最重要的是,該區域穩定的氣流可以拍攝出異常清晰的圖像,而且該位置(位於南半球)也讓天文台可以觀測到銀河系的中心。另外,它也靠近該地區的其他天文台(進行觀測的是其他波長的天文台),非常便於合作。

這將包括歐洲超大型望遠鏡(EELT),該望遠鏡目前正由歐洲南方天文台(ESO)在鄰近的智利塞羅·阿馬佐斯天文台(Cerro Armazone Observatory)進行建造。它還將協助ESO在該地區的其他主要天文台進行觀測,比如,甚大望遠鏡(VLT)和阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)。

除了擁有比哈勃大10倍的觀測能力外,GMT望遠鏡的觀測能力還將是期待已久的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的4倍,該望遠鏡計劃於2021年10月31日發射升空。一旦投入使用,GMT將能探索更多的宇宙奧秘,包括宇宙的早期歷史、暗物質和暗能量在宇宙進化中的作用,以及附近系外行星的潛在宜居性。

如果朋友們喜歡,敬請關注「知新了了」!

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!


請您繼續閱讀更多來自 知新了了 的精彩文章:

科學家們提出了物理上可行的曲速引擎的第一個模型
完全不需要電子設備的氣動機器人