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2014-10-11

30米巨镜开工,兼论新一代巨镜

归档于: 天文空间科学, 仪器设备 @ 10:03 pm

10月7日,座落在夏威夷大岛Mauna Kea山巅的30米巨镜TMT终于破土动工了,于是三架新一代巨型望远镜TMT、29米欧洲极大望远镜E-ELT以及27米巨型麦哲伦望远镜GMT都已经上路,天文观测即将迎来新的时代。

说到TMT规划过程中的周折,就必须要谈到作为夏威夷土著神山的Mauna Kea与作为天文观测圣地的Mauna Kea之间的矛盾。让TMT的开工拖延至今的主要因素除了资金赞助,更有当地居民的抗议。早在1983年,夏威夷州政府的环境官员就与负责管理峰顶的夏威夷大学制定了协议,要求Mauna Kea的圆顶数量不能超过13座。这一协议已经限制了凯克望远镜的威力无法充分发挥,在开工典礼上,更是有当地居民阻塞了通往顶峰的道路表达不满,号称山顶望远镜过多,要求停止TMT的建设。鉴于本人一向将如今所谓的文化相对主义视为各种传统陋习遮羞布,还是不对土著抗议一事发表过多评论了。

TMT的施工现场与效果图

无论如何,TMT的建设工作最终还是开始了,虽说比起欧洲各国外加智利政府在政策上全力支持又一路大开绿灯的E-ELT,TMT经历的过程可谓一波三折。无论如何,个人宁愿将最后的结果其理解为再顽固的传统也必须在科研要求面前低头让步,更何况这里所谓的传统,从某种意义上说只是圈钱的幌子而已。

看一看6月中旬E-ELT的开工现场,真让人不禁感叹,天文观测还是选智利阿塔卡马沙漠这种无人区更好,毋须应付恼人的传统啊!智利国有资产部副秘书长亲自下达爆破命令:

图片提供:Jan Hattenbach

爆破一瞬间:

这次(连带随后一系列)爆破的目的是削平作为台址的Cerro Armazones山。不算正式破土动工之前的道路建设等一系列准备工作,E-ELT的初期土建工程据说要花费1年有余。这样看来,TMT选择配套成熟的Mauna Kea山倒也有好处,至少基建工作可以大大简化。

这几架巨型望远镜是存在共性的。首先是广泛的国际合作,动辄十余亿美元的造价搁到单独哪个机构头上也很难吃得消。其次是拼接镜面技术,毕竟制造30米级单一镜面反射镜有些不太现实。当然为了达到并配合巨镜锐利的视野,宽波段观测仪器以及自适应光学和主动光学技术的全面应用更是不必多说。

Mauna Kea山顶为TMT进行的光学技术准备已经开始了。如昴星团望远镜刚刚安装了新式多目标自适应光学系统——渡鸦。现有主流自适应光学系统由于需要依靠引导星来修正大气湍流,视场通常都不大,仅限于引导星周围很小的区域,因此为了获取宽视场影像,必须进行多次观测。未来的巨镜若使用相同的技术未免有些效率过低。为了解决这一问题,多引导星是一种不错的选择。渡鸦系统就可以同时追踪三颗天然引导星以及一颗人工激光引导星,并同时修正两个观测目标的图像。日后用到TMT上的设备可能需要同时追踪8颗引导星,观测20个目标,渡鸦只是通向这个目标的第一步。

左:渡鸦视场中天然引导星传感器(NGS)与观测目标(Ch.)分布示意;右:渡鸦使用前后的观测效果比较(图片提供:Lardière / UVic)

由于具有空前的灵敏度与集光面积,这些巨镜落成后所能达到的性能也是前无古人的。直接观测系外行星、测绘大尺度结构、详查早期星系、纵览恒星的生死,这些都是它们的目标。想想10余年后三大巨镜全部落成之后的情景,还是颇为值得期待的。

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