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世界最大天空之眼將誕生,造價超中國天眼6倍!

提起天文望遠鏡, 大家或許會首先想到500米口徑的中國“天眼”FAST, 這台世界最大的單口徑球面射電望遠鏡耗資約12億人民幣。 然而, 近日歐洲南方天文臺開造的一台天文望遠鏡—極大望遠鏡(ELT), 其耗資或許會顛覆你的認知, 整個ELT專案的預算為10.55億歐元, 約合人民幣82.7億。 要知道這還是ELT項目縮減後的價格, 卻依然是FAST的7倍, 其造價之高, 可見一斑。

那麼極大望遠鏡有何玄機, 歐洲南方天文臺為什麼要花鉅資建造它, 它又能帶給我們怎樣的驚喜呢?讓我們一起來瞭解一下:

極大望遠鏡是歐洲南方天文臺於2005年開始研究設計的大型天文望遠鏡項目, 最初, 該望遠鏡主鏡設計的口徑為42米, 但迫於資金、技術等因素, 2011年該望遠鏡口徑被縮減至39米。 隨後, 在2012年6月, 該望遠鏡正式獲得歐南台的批准, 並於2017年5月, 開始了正式的建造工作。 在今年1月9號, 它的主鏡部分的第一塊六角形鏡片也開始了鑄造工作。

極大望遠鏡的鏡體創新性的採用了五面鏡的方案設計, 其主鏡為凹面鏡, 直徑達39.3米, 這差不多相當於一個標準足球場的寬度了。

它由798個1.4米長、5釐米厚的六角形鏡片拼接而成, 每個鏡片上又裝有3個致動器, 用於調整鏡面的形狀,

來消除鏡片因受重力、溫度和風力等因素影響而引起的變形, 保證觀測成像的品質。

極大望遠鏡的副鏡是一塊直徑4.2米的凸面鏡, 加上直徑3.8米的凹面鏡第三面鏡, 前三面鏡組成了三反鏡光學成像系統。 這縮短了它的鏡筒長度、降低它的製造難度,

保證了成像品質的穩定。

雖然理論上天文觀測的解析度只受望遠鏡主反射鏡大小的限制, 但因為地球表面覆蓋有一層大氣層, 大氣湍流的存在會使得光線在通過大氣層時產生失真。 為了應對這種情況, 大型望遠鏡一般配有光學系統來消除這種效應。

所以極大望遠鏡的第四、第五面鏡主要作用就是為了消除大氣湍流的扭曲效應, 其中第四面鏡的設計尤為特別, 它的直徑為2.5米、厚度卻只有2毫米, 其底部加裝的5千多個致動器, 可以使它的鏡面形狀每秒彎曲上千次, 以保證望遠鏡成像不被大氣湍流所影響。

除了消除大氣湍流的扭曲效應,極大望遠鏡的第四、第五面鏡還允許將觀測到圖像光線傳輸到望遠鏡兩側焦點站,從而使得極大望遠鏡可以同時安裝有多台大型儀器。而歐洲南方天文臺建造它的主要目是為了推進人類在行星和行星系統、星系的形成與演化、暗物質和暗能量以及宇宙學和物理學等方面的認知。

目前極大望遠鏡已確認搭載的儀器設備有:自我調整光學模組MAORY、自我調整光學成像儀MICADO、高解析度光學和近紅外積分場光譜儀HARMONI、中紅外成像儀和光譜儀METIS、多目標攝譜儀MOSAIC和高解析度光譜儀HIRES。

通過以上這些關鍵設備,極大望遠鏡將能夠比現行天文望遠鏡更為詳細的探測來自其他恒星周圍的行星和行星系統,這不僅包括行星的品質以及成像,甚至是其大氣層特徵。而這將幫助我們探索有關行星形成和演化、其他恒星的行星環境以及為什麼我們太陽系這麼獨特等問題。

在另一方面,憑藉其優越的解析度和光敏感性,極大望遠鏡將允許我們對更具有代表性的星系的恒星群進行更為精確的觀測,我們知道一個星系的恒星群承載了星系的形成歷史,而破譯這些資訊,可以讓我們洞察星系的形成與演化歷史。

在天文學領域,星系和天體離我們遠去時,光譜在可見光波段表現為譜線朝紅端移動了一段距離,叫做紅移。而在極大望遠鏡巨大的光敏感性和解析度的增益下,我們將能夠以超越現在的視野,觀測星系紅移,從而有望揭開形成和改變宇宙間星系的物理過程。

極大望遠鏡上搭載的儀器還將説明我們發現和識別遙遠的Ia型超新星(由白矮星產生劇烈爆炸結果的激變變星),幫助我們發現識別暗能量的本質,這些都是宇宙膨脹很好的距離指標。

而由於宇宙膨脹速率會導致遙遠星際介質紅移的微小時間漂移,極大望遠鏡將借助這種效應直接測量宇宙膨脹的加速度。

此外,極大望遠鏡還將探尋物理學中的基本常數,如精細結構常數和質子對電子品質比是否會隨著時間而變化,這些將對我們認識基本相互作用的統一理論產生深遠的影響。

由此可以看出,極大望遠鏡將會極大的推進我們在行星和行星系統、星系的形成與演化、暗物質和暗能量以及宇宙學和物理學等方面的認知。

在接下來的一段時間裡,極大望遠鏡主鏡片的鑄造工作將繼續由德國特種玻璃製造商肖特公司進行,該公司將會鑄造和拋光900多塊六角形分段鏡面模組,除了798塊做為主鏡本身使用外,剩下的將作為備用部分。

預計到2022年,極大望遠鏡將會完成建造工作。建成後,它將是世界上最大的光學/近紅外望遠鏡,其聚光面積將高達978平方米,聚光能力將是目前世界最大光學望遠鏡的13倍,而利用該望遠鏡觀測的圖像清晰度也將是哈勃太空望遠鏡的16倍、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的6倍。

到了2024年,極大望遠鏡將會正式開始使用,屆時這台被稱為“世界上最大的天空之眼”的天文望遠鏡將會帶給我們怎樣的驚喜呢?讓我們拭目以待!

除了消除大氣湍流的扭曲效應,極大望遠鏡的第四、第五面鏡還允許將觀測到圖像光線傳輸到望遠鏡兩側焦點站,從而使得極大望遠鏡可以同時安裝有多台大型儀器。而歐洲南方天文臺建造它的主要目是為了推進人類在行星和行星系統、星系的形成與演化、暗物質和暗能量以及宇宙學和物理學等方面的認知。

目前極大望遠鏡已確認搭載的儀器設備有:自我調整光學模組MAORY、自我調整光學成像儀MICADO、高解析度光學和近紅外積分場光譜儀HARMONI、中紅外成像儀和光譜儀METIS、多目標攝譜儀MOSAIC和高解析度光譜儀HIRES。

通過以上這些關鍵設備,極大望遠鏡將能夠比現行天文望遠鏡更為詳細的探測來自其他恒星周圍的行星和行星系統,這不僅包括行星的品質以及成像,甚至是其大氣層特徵。而這將幫助我們探索有關行星形成和演化、其他恒星的行星環境以及為什麼我們太陽系這麼獨特等問題。

在另一方面,憑藉其優越的解析度和光敏感性,極大望遠鏡將允許我們對更具有代表性的星系的恒星群進行更為精確的觀測,我們知道一個星系的恒星群承載了星系的形成歷史,而破譯這些資訊,可以讓我們洞察星系的形成與演化歷史。

在天文學領域,星系和天體離我們遠去時,光譜在可見光波段表現為譜線朝紅端移動了一段距離,叫做紅移。而在極大望遠鏡巨大的光敏感性和解析度的增益下,我們將能夠以超越現在的視野,觀測星系紅移,從而有望揭開形成和改變宇宙間星系的物理過程。

極大望遠鏡上搭載的儀器還將説明我們發現和識別遙遠的Ia型超新星(由白矮星產生劇烈爆炸結果的激變變星),幫助我們發現識別暗能量的本質,這些都是宇宙膨脹很好的距離指標。

而由於宇宙膨脹速率會導致遙遠星際介質紅移的微小時間漂移,極大望遠鏡將借助這種效應直接測量宇宙膨脹的加速度。

此外,極大望遠鏡還將探尋物理學中的基本常數,如精細結構常數和質子對電子品質比是否會隨著時間而變化,這些將對我們認識基本相互作用的統一理論產生深遠的影響。

由此可以看出,極大望遠鏡將會極大的推進我們在行星和行星系統、星系的形成與演化、暗物質和暗能量以及宇宙學和物理學等方面的認知。

在接下來的一段時間裡,極大望遠鏡主鏡片的鑄造工作將繼續由德國特種玻璃製造商肖特公司進行,該公司將會鑄造和拋光900多塊六角形分段鏡面模組,除了798塊做為主鏡本身使用外,剩下的將作為備用部分。

預計到2022年,極大望遠鏡將會完成建造工作。建成後,它將是世界上最大的光學/近紅外望遠鏡,其聚光面積將高達978平方米,聚光能力將是目前世界最大光學望遠鏡的13倍,而利用該望遠鏡觀測的圖像清晰度也將是哈勃太空望遠鏡的16倍、詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的6倍。

到了2024年,極大望遠鏡將會正式開始使用,屆時這台被稱為“世界上最大的天空之眼”的天文望遠鏡將會帶給我們怎樣的驚喜呢?讓我們拭目以待!

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