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巨型麦哲伦望远镜的第6面镜子铸造完成,还差最后一步

信息来源:china-z.com   时间: 2021-03-15  浏览次数:14

  

  预计到2029年,位于智利北部的巨型麦哲伦望远镜(GMT)将开始收集来自宇宙的第一束光线。作为被称为“超大望远镜”(ELTs)的新一代望远镜的一部分,GMT将结合复杂主镜、柔性副镜、自适应光学(AOs)和光谱仪的能力,比以往任何光学望远镜看得都更远、更详细。

  GMT望远镜的中心是7个单片镜,每个镜片的直径为8.4米(27.6英尺),这将使它拥有24.5米(80.4英尺)主镜的分辨率。根据GMT组织(GMTO)最近的声明,亚利桑那大学的Richard F. Caris镜子实验室开始为望远镜的主镜铸造第六段和第七段(将需要四年时间完成)。

  组成GMT望远镜的七个反射镜片是世界上最大的硬质整体镜。在它们的最终配置中,六个离轴段将围绕一个中心轴段,从而使其成为一面主要的反射镜,该反射镜能够从368平方米(约1200平方英尺)的表面积上收集光。 它还具有比哈勃太空望远镜(HST)高10倍的分辨率。

  

  正如GMT项目经理詹姆斯·范森(James Fanson)在GMTO的新闻稿中所说:

  “望远镜最重要的部分是它的聚光镜。镜子越大,我们能看到的宇宙就越深,我们能观察到的细节就越多。巨型麦哲伦望远镜独特的主镜设计由世界上最大的七面镜子组成。铸造第六面镜子是迈向完工的重要一步。一旦投入使用,巨型麦哲伦望远镜将产生比哈勃太空望远镜清晰10倍的图像。这些镜子带来的发现将改变我们对宇宙的理解。”

  镜片的铸造过程是在Richard F. Caris镜子实验室进行的,该实验室由亚利桑那州图森的亚利桑那大学监督。它开始于近17.5吨(38490磅)的高纯度硼硅酸盐玻璃(又名:E6玻璃),然后由世界上唯一的旋转炉熔化。这种“旋转浇铸”的过程会加热玻璃,直到它液化,最终这些部分会形成特殊的抛物线形状。

  在最高温度(被称为“高火”)时,熔炉以每分钟5转的速度旋转,将玻璃加热到1165°C(2129°F),持续大约5个小时。到2021年3月6日,第六个和第七个镜段将达到“高火”。然后,它们将经历长达一个月的“退火”过程,在这个过程中,旋转炉放慢速度,以消除玻璃上的内部应力。

  

  这将使镜子在冷却时变硬,在达到室温之前还会持续1.5个月。一旦冷却完毕,这些镜子将会用两年时间进行抛光,直到它们的表面达到只有几纳米(不到人类头发宽度的千分之一)的光学表面精度。

  目前,前两段镜子已经完成,并储存在镜子实验室。第三段到第六段镜片现在正在经历不同的生产阶段。第五段镜子是在2017年11月铸造的,第四段镜子已经完成了后表面抛光,第三段镜子已经完成了一半以上(达到了70纳米的精度)。

  

  此外,还计划生产第八个备用镜片,每当需要维护一个镜片段时,该备用镜片将启用。 镜子是光学设计的关键部分,它使GMT能够在30米(100英尺)级别的任何ELT望远镜中获得最宽的视野,例如,目前正在夏威夷莫纳克亚建造的30米望远镜(TMT)。

  实际上,GMT如此强悍的秘密来源于其独特的光学设计,它可以利用反射镜收集到的每一个光子(因此确保了前所未有的光学效率)。正如GMT首席科学家丽贝卡·伯恩斯坦所解释的那样:

  “这种前所未有的聚光能力、效率和图像分辨率的结合将使我们能够在天文学的所有领域做出新的发现,特别是需要最高空间和光谱分辨率的领域,比如寻找其他宜居星球。我们将拥有以高分辨率研究行星的独特能力,这是了解一颗行星是否具有像地球一样的岩石成分,是否含有液态水,以及其大气中是否含有正确的分子组合以发出生命存在信号的关键。”

  到本世纪20年代末,完成后的镜子将从亚利桑那州的图斯科,运往智利北部阿塔卡马沙漠的拉斯坎帕纳斯天文台。这个干旱地区位于海拔2500米(8200英尺)的地方,被认为是地球上进行天文学研究的最佳地点之一。在这个海拔高度,天空非常晴朗,而它与城市中心的距离也确保了这里几乎没有光污染。

  最重要的是,该区域稳定的气流可以拍摄出异常清晰的图像,而且该位置(位于南半球)也让天文台可以观测到银河系的中心。另外,它也靠近该地区的其他天文台(进行观测的是其他波长的天文台),非常便于合作。

  

  这将包括欧洲超大型望远镜(EELT),该望远镜目前正由欧洲南方天文台(ESO)在邻近的智利塞罗·阿马佐斯天文台(Cerro Armazone Observatory)进行建造。它还将协助ESO在该地区的其他主要天文台进行观测,比如,甚大望远镜(VLT)和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)。

  除了拥有比哈勃大10倍的观测能力外,GMT望远镜的观测能力还将是期待已久的詹姆斯·韦伯太空望远镜的4倍,该望远镜计划于2021年10月31日发射升空。一旦投入使用,GMT将能探索更多的宇宙奥秘,包括宇宙的早期历史、暗物质和暗能量在宇宙进化中的作用,以及附近系外行星的潜在宜居性。如果朋友们喜欢,敬请关注“”!

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