美打造超级望远镜20吨玻璃制造一个凹镜
美国斯坦弗天文台望远镜实验室的主管安琪尔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
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。