液体镜面望远镜
得知液体镜面望远镜已经是很多年之前了。这类设备是将高反射性的液体置于转盘内，自然产生抛物面，由此充当反射镜的主镜。这样做的好处一是省却抛光研磨所需的漫长时间以及昂贵设备，二来镜面曲率和焦距可以通过调节转盘转速来方便控制，一镜多用。
液体镜面的概念几乎与反射式望远镜同龄，与反射镜一样，是由牛顿提出的。不过牛顿只是说明，旋转液体的自由表面可以呈现抛物面并充当望远镜使用，但是由于当时不具备控制稳定转速的条件，他并没有将液体镜实际建造出来。后来那不勒斯的Ernesto Capocci对此作了进一步发展，直到1872年，第一面实用的实验液体镜由新西兰的Henry Skey建成。
旋转液体形成的抛物面。（图片来源：Wikipedia）
通过简单推导不难得出，液体镜面的焦距与角速度的平方成反比。在地球表面上，以米为单位的焦距与以RPM为单位的转速平方之积大约是447，转得越快则焦距越短。以此来看，维持望远镜所需的转速倒不需要太快。镜面材料一般选择水银，也可以采用挥发性更小的低熔点镓合金。一旦达到要求的转速，液体即可自行保持完美表面，甚至容器壁的不均匀都不会影响抛物面的质量。
在转速稳定的电动机发明之后，液体镜的建造看起来简直是容易得不能再容易了。但是这里的难度在于保持望远镜系统的稳定。任何微小的振动都会让液体表面偏离理想状态，因此早年进行的一系列尝试都以失败告终，直到20世纪八、九十年代，才有真正用于天文观测的液体镜问世。
这其中最大的一架是不列颠哥伦比亚大学主持的6米大型天顶望远镜，始建于1994年，9年后落成，2004年开始进行科学观测。它是北美第三大的光学望远镜，转盘内灌有3吨水银。由于侧倾会破坏抛物面甚至让盘内液体流出，大型天顶望远镜的用途仅限中天观测。虽然它无法作定点观测，却可以用于巡天，记录任何进入视场的天体。起初该望远镜的目标是记录10万个星系的光谱信息并搜索河外超新星。其他同类望远镜还有专门用于监测人造轨道天体以及太空垃圾的，这一目的也并不一定需要望远镜的指向变换。
大型天顶望远镜的水银镜面。（图片提供：The Large Zenith Telescopea）
大型天顶望远镜的工程难点是支撑水银盘的空气轴承，直径只有56厘米，却可以支撑10吨负载，为美国明尼阿波利斯的专业仪器公司特制。望远镜支架设有闭环控制系统，可以将电机转速控制在百万分之一的精度内。有了精密的控制系统，镜面精度一点不逊色，在靠近温哥华的山顶就达到了0.9角秒的分辨率。
大型天顶望远镜拍摄的星系影像。（图片提供：The Large Zenith Telescopea）
那么花费如何？液体镜面本来就具备低开支的天然优势，镜面造价只是传统玻璃反射镜的百分之一，整体也可以节约传统望远镜90%以上的开销。大型天顶望远镜也不例外，由于重复利用了NASA轨道碎片观测站3米液体镜退役的部件，它的造价只有100万美元。作为比较，1948年落成的5米海尔望远镜在当年就已经耗资600万美元了，考虑通货膨胀在如今海尔望远镜的造价更要翻番还不止。
地球之外，又有人打起了月基液体镜面望远镜的主意，如果选择在月球的极点架设望远镜，由于月球自转轴的进动，只要观测时间足够长，还是可以覆盖相当大的天区的。不过水银与镓作为镜面在月球的低温环境下都行不通了。作为替代，可以采用敷银的离子液体。此外液体镜只能观测天顶不能转向跟踪的缺陷也可以借助变形副镜来部分弥补。
月基液体镜面望远镜的概念图。（提供：Univ. of British Columbia）
更异想天开的是太空液体镜面望远镜。由于太空失重，望远镜必须借助人工重力才能工作，甚或还可以考虑施加磁场的磁性液体。不过笔者看来，就算维系镜面形状的问题很容易解决，这液体镜反射面的重量怕是比玻璃（或者是下一代的詹姆斯·韦布望远镜使用的那种铍质主镜）要重吧，难道发射不是问题么？
