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巨型麦哲伦望远镜:世界上最大的七面单片镜中的第六面已经制造完成
时间:2021-03-06 14:06  浏览:178
  巨型麦哲伦望远镜宣布,世界上最大的七面单片镜中的第六面已经制造完成。这些镜子将使天文学家能够看到比以往任何其他光学望远镜更远的宇宙。第六面镜子高8.4米(27.5英尺),大约有两层楼高。由亚利桑那大学的理查德-F-卡里斯镜子实验室制造,将花费近四年时间完成。镜子的铸造被认为是现代工程的一个奇迹,通常会举行大型活动来庆祝,参加者来自世界各地。但由于冠状病毒大流行,第六面镜子的工作是不对外开放的,以保护实验室10人铸镜团队的健康。
 
  

       巨型麦哲伦望远镜项目经理詹姆斯·范森说,望远镜最重要的部分是它的集光镜,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组成。铸造第六面镜子是迈向成功的重要一步。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10倍的图像。这些镜子的发现将改变我们对宇宙的理解。
  
  在亚利桑那州的Richard F.Caris mirror实验室铸造巨型镜子的过程中,需要将近20吨(38490磅)高纯度、低膨胀的硼硅酸盐玻璃(称为E6玻璃)熔化到世界上唯一设计用于铸造望远镜巨型镜子的旋转炉中。在熔化过程的最高峰,熔炉以每分钟5转的速度旋转,将玻璃加热到1165摄氏度(2129华氏度)大约5个小时,直到玻璃在模具中液化。最高温度事件被称为“大火”,将发生在2021年3月6日。然后,镜子进入一个月的退火过程,在这个过程中,玻璃被冷却,而熔炉以较慢的速度旋转,以消除内应力和钢化玻璃。而冷却到室温还需要1.5个月。这种“旋转铸造”工艺使镜面具有特殊的抛物线形状,一旦冷却,这面镜子将被抛光两年,直到达到不到人类头发宽度千分之一或比单个冠状病毒粒子小五倍的光学表面精度。
  
  随着前两块巨型镜子在亚利桑那州图森市完工并入库,第六块镜子在镜子实验室的不同生产阶段与其他三块镜子会合。第三块镜子的前表面抛光已达到70纳米精度,距离完工不到一年。第四个后视镜已完成后表面抛光,并且正在连接负载分配器,以便在操作过程中操纵后视镜。第五面镜子于2017年11月铸造,第七面镜子预计于2023年铸造。此外,还计划制造第八个备用镜像,当另一个镜像需要维护时,可以将其替换。
 

 
  在20世纪20年代末,这些巨型镜子将被运送到海拔超过2500米(8200英尺)的拉斯坎帕纳斯天文台的智利阿塔卡马沙漠中的巨型麦哲伦望远镜的未来之家。该地点以其晴朗的天空、低光污染和稳定的气流产生异常清晰的图像而闻名,是地球上最好的天文地点之一。此外,该地点的南半球位置使超大望远镜能够进入银河系的中心,这是出于许多原因的兴趣,包括事实上,它是最近的超大质量黑洞的家,以及许多最有趣的附近星系。南半球也是在其他波长工作的一些最强大的天文台的所在地,使其成为协同科学观测的理想地点。
  
  一旦巨型麦哲伦望远镜全面投入使用,它的七面镜阵列将拥有368平方米(3961平方英尺)的总集光面积——足以看到近160公里(100英里)外刻在一角硬币上的火炬。这样的观测能力是著名的哈勃太空望远镜的10倍,是备受期待的詹姆斯·韦伯太空望远镜的4倍,后者预计将于2021年底发射升空。反射镜也是光学设计的一个关键部分,使巨型麦哲伦望远镜拥有30米级超大望远镜(ELT)中最宽的视场。独特的光学设计将使巨型麦哲伦望远镜成为光学效率最高的ELT望远镜,因为它可以利用反射镜收集的每一个光子,只需两次反射就可以将光引导到宽视场仪器,而只需三次反射就可以为使用小视场仪器提供光视图和最高可能的空间分辨率。
  
  巨型麦哲伦望远镜的首席科学家丽贝卡·伯恩斯坦说:“这种前所未有的集光能力、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,特别是需要最高空间和光谱分辨率的领域,像搜索其他星球一样,取得新的发现。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我们地球那样的岩石成分、是否含有液态水以及其大气层是否含有正确的分子组合以表明生命存在的关键。”
 
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