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世界最大液體鏡面望遠鏡開始仰望星空

發(fā)布時間：2022-12-28 08:21:16 文章來源：科技日報

世界最大液體鏡面望遠鏡開始仰望星空

據(jù)英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日報道，位于喜馬拉雅山上、直徑4米的“國際液體鏡面望遠鏡”（ILMT）已經(jīng)睜開“眼睛”，看向宇宙深處，它用一個緩慢旋轉(zhuǎn)的液體水銀圓盤而非固體鏡面聚焦光線進行觀測。

(資料圖片僅供參考)

與傳統(tǒng)望遠鏡相比，液體鏡面望遠鏡建造成本低很多，且擁有其他獨特優(yōu)勢。如果ILMT取得成功，未來或許可在月球上放置一個更大的液體鏡面望遠鏡，助力管窺宇宙中第一顆恒星的“模樣”。

道阻且長行則將至

液體鏡面望遠鏡的基本概念非常簡單：如果你攪拌一種液體，它的表面會形成一個盤子的形狀，事實證明，這個形狀非常適合聚焦光線。

液體鏡面望遠鏡的概念可追溯到17世紀和艾薩克·牛頓，但直到19世紀晚期，才有人嘗試建造此類望遠鏡。20世紀初，美國物理學(xué)家羅伯特·伍德制造了一個直徑5厘米的小型液體鏡面望遠鏡原型。但伍德在制造過程中遇到不少難題：水銀中產(chǎn)生了漣漪、很難制造出讓金屬以恒定速度旋轉(zhuǎn)的盤子。

1982年，加拿大拉瓦爾大學(xué)埃爾曼諾·博拉找到了解決方法。針對困擾伍德的漣漪，他建議通過在裝有水銀的盆和轉(zhuǎn)動水銀的電機之間泵入一層薄薄的空氣來抑制振動。他還建議先在圓盤表面澆上液態(tài)樹脂，讓它干燥成合適的形狀，然后再將反射液體澆在上面作為涂層，從而減少所需水銀的數(shù)量。

經(jīng)過一系列改進，博拉等人1994年在加拿大溫哥華附近建造了一臺直徑2.7米的液體鏡面望遠鏡。加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)保羅·?？松瓌t與美國國家航空航天局（NASA）合作，在新墨西哥州建造了一臺3米的液體鏡面望遠鏡，以觀測太空碎片。21世紀初，不列顛哥倫比亞大學(xué)在溫哥華郊外的一座山頂上建造了實驗性的6米大天頂望遠鏡。這些項目證實了許多天文學(xué)家的想法：液體鏡面望遠鏡的建造成本比傳統(tǒng)的望遠鏡便宜得多。

物美價廉優(yōu)點很多

研究人員表示，液體反射鏡的成本僅為玻璃反射鏡的1%左右，因此非常適合用于制造大型望遠鏡。

ILMT價值200萬美元，由比利時、加拿大和印度聯(lián)合建造。距離ILMT不遠處是另一臺3.6米、可操縱的Devasthal光學(xué)望遠鏡，該望遠鏡由同一家比利時公司在同一時間建造，但價格為1800萬美元。

除物美價廉外，LIMT還非常專注。ILMT項目負責(zé)人、比利時列日大學(xué)天文學(xué)家讓·蘇爾德表示，不像普通的望遠鏡可指向不同的地方，液體鏡面望遠鏡只能直視頭頂?shù)奶炜?。這最初被認為是一個嚴重缺點，因為沒有辦法觀測特定對象。但?？松f：“通過反復(fù)觀察同一區(qū)域的天空，你會得到延時圖像，這是一種很好的探測快速出現(xiàn)物體——如超新星和飛掠小行星的方法。而且，對望遠鏡來說，在其正上方拍攝的圖像質(zhì)量最好，因為該處透明度最好。”

ILMT的另一個優(yōu)勢是它的位置：它緊鄰印度最大的光學(xué)望遠鏡，如果ILMT發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西，科學(xué)家們可使用其他儀器進行跟蹤驗證。

鑒于ILMT擁有很多優(yōu)點，如果它被證明是成功的，那么科學(xué)家們可能會在世界上的其他地方建造新的液體鏡面望遠鏡。例如不列顛哥倫比亞大學(xué)曾計劃在智利山頂建造一座8米直徑的液體鏡面望遠鏡，但由于缺乏資金，該項目被擱置。

NASA正在進行實驗，希望弄清楚液體是否可用于制造空間望遠鏡的其他部件。在沒有重力的情況下，任何一滴液體最終都會呈現(xiàn)出完美的球形，可以用來制作透鏡。當在微重力模擬環(huán)境中進行測試時，液體透鏡已被證明與玻璃透鏡一樣好或更好，但其制作更加方便快捷。

首顆恒星或現(xiàn)真身

美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校天體物理學(xué)家安娜·紹爾的終極夢想是，在月球表面建造一個巨大的液體鏡面望遠鏡，以觀測宇宙中的第一批恒星。

紹爾及其同事正在研究制造直徑100米液體鏡面望遠鏡的可行性，以觀察難以捉摸的宇宙中最早恒星——第三族恒星?？茖W(xué)家們認為，這些恒星存在于較小的星團中，發(fā)出的光非常微弱，即使是詹姆斯·韋布空間望遠鏡也不太可能看到它們。

不過，月球上的液體鏡面望遠鏡不會由水銀制成，因為這種金屬密度太大，無法在月球表面正常工作。一種替代方案是離子液體（一種液體形式的鹽）。無論是什么材料，儀器都會被安置在月球兩極附近的一個隕石坑中，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到月球軌道上的衛(wèi)星。

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