25米超級(jí)望遠(yuǎn)鏡鏡片磨制完成:誤差低于19納米

示意圖:南天銀河下的大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡。
這是在亞利桑那大學(xué)斯圖爾特天文臺(tái)鏡面實(shí)驗(yàn)室磨制完成的第一面將用于大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的鏡面。圖中所示的拋光頭在鏡面拋光過程中會(huì)隨著鏡面曲率的變化自動(dòng)進(jìn)行曲面調(diào)整

這是7面用于建造大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的鏡面中的第一塊正從熔爐中鑄型后取出。圖中展示的鏡面的背面部分,科學(xué)家們正在對(duì)鏡面上的洞進(jìn)行檢查,這些空洞將用于望遠(yuǎn)鏡鏡面的通風(fēng)散熱
新浪科技訊 北京時(shí)間10月25日消息,據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道,來(lái)自美國(guó)亞利桑那大學(xué)和加州的科學(xué)家們已經(jīng)于近日制作完成了目前世界上最具挑戰(zhàn)性的超大型天文鏡片。
在過去的數(shù)年間,一群在亞利桑那大學(xué)斯圖爾特天文臺(tái)鏡面實(shí)驗(yàn)室工作的光學(xué)家和工程師們一直在忙著磨制一面口徑達(dá)8.4米的鏡面,這一鏡面非常特 別,擁有高度不對(duì)稱的形狀。用光學(xué)家們的話來(lái)說,磨制這面鏡面的難度是磨制此前任何大型鏡面難度的10倍。該鏡面的精度誤差低于19納米——這是驚人的光潔度,如果將它放大到美國(guó)大陸那么大,那么整個(gè)面積區(qū)域內(nèi)的最高峰海拔將只有不到1厘米高。
這塊鏡面成功之后,該團(tuán)隊(duì)還將繼續(xù)磨制6面相同的鏡面,并最終將其拼接在一起,制成口徑達(dá)到25米,有效集光面積達(dá)380平米的大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡 (GMT)。大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡將引領(lǐng)下一代望遠(yuǎn)鏡,用于研究圍繞其它恒星運(yùn)行的行星,以及早期宇宙中恒星,星系和黑洞的形成機(jī)制。布魯爾·詹努茲 (Buell Jannuzi)是亞利桑那大學(xué)斯圖爾特天文臺(tái)主管,同時(shí)也是天文學(xué)教授。他表示:“制作大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的第一面鏡面需要用到這所大學(xué)在過去25年間磨制 大型鏡面的經(jīng)歷中積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),并采用大量創(chuàng)新,突破原有光學(xué)磨制和測(cè)試技術(shù)的極限。這次的成功是一個(gè)里程碑,研制小組以此充分展示并證明了他們的設(shè)備和技術(shù),確保接下來(lái)其它鏡面磨制工作的高效推進(jìn)?!?
這塊鏡面的磨制耗費(fèi)了20噸玻璃,這些玻璃被置于一座旋轉(zhuǎn)熔爐中熔化,直到其流入蜂窩狀模具內(nèi)。一旦這些玻璃熔體冷卻,人們便撤去模具,實(shí)驗(yàn)室中的科學(xué)家們便開始使用各種打磨工具開始進(jìn)行拋光作業(yè),并使用一系列高精度光學(xué)測(cè)試手段進(jìn)行測(cè)試工作。
之所以這面鏡面需要磨制成不對(duì)稱的形狀,這是因?yàn)樗罱K是要成為一個(gè)25米直徑鏡面的一部分的。這塊大鏡面將包括7片這樣的鏡面,每一個(gè)都有8.4米的直徑。
巴迪·馬丁(Buddy Martin)是鏡面實(shí)驗(yàn)室的拋光作業(yè)科學(xué)家,他說:“我們必須確保這塊鏡面的離軸形狀,以及其它6塊用于制作大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的鏡面可以完美地拼接在一起。其精度必須達(dá)到所觀測(cè)光譜波長(zhǎng)的1/20以下。只有這樣,當(dāng)全部7塊鏡面最終在智利被組裝在一起開光時(shí),整體上的大型鏡面才能獲取精確的天體圖像。我們現(xiàn)在已經(jīng)證明了我們的磨制技術(shù)可以達(dá)到所要求的精度水平?!?
而由亞利桑那大學(xué)光學(xué)學(xué)院教授吉姆·布吉(Jim Burge)和他領(lǐng)導(dǎo)的小組研發(fā)的光學(xué)測(cè)試技術(shù)同樣構(gòu)成了制作這些高精密鏡面產(chǎn)品的關(guān)鍵所在。用于大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡的第2塊鏡面已經(jīng)于今年1月份在實(shí)驗(yàn)室完成鑄型,而第3塊鏡面也將于2013年8月份鑄型。
完成之后的大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡將被建造在南美洲智利境內(nèi)的安第斯山脈之中,這里夜晚漆黑通透,遠(yuǎn)離任何光污染源。目前,在智利北部山區(qū)中的預(yù)定建造地點(diǎn):卡耐基研究所下屬的拉斯·查帕納斯天文臺(tái)(Las Campanas Observatory),推土機(jī)正忙著移除超過11萬(wàn)立方的土石,以便為未來(lái)大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡及其附屬支持設(shè)備的建造預(yù)留一個(gè)平臺(tái)區(qū)域。溫迪·弗里德曼 (Wendy Freedman)是大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡理事會(huì)主席,她說:“亞利桑那大學(xué)鏡面實(shí)驗(yàn)室取得的技術(shù)成果,以及來(lái)自美國(guó)和全世界其它國(guó)際合作伙伴方的協(xié)作努力讓我 們得以開啟窺探宇宙的一扇新的窗口。令人振奮的新發(fā)現(xiàn)正在前方等待著我們?!?
根據(jù)計(jì)劃,這臺(tái)超級(jí)望遠(yuǎn)鏡將于未來(lái)10年內(nèi)開光觀測(cè),屆時(shí)它將讓來(lái)自美國(guó)的天文學(xué)家和學(xué)生,以及來(lái)自全世界其它國(guó)家和地區(qū)的研究人員來(lái)此進(jìn)行宇 宙學(xué),天體物理學(xué)以及行星科學(xué)方面的研究,幫助解答這些領(lǐng)域的基本問題。馬修·克拉斯(Matthew Colless)是澳大利亞天文觀測(cè)臺(tái)的主管,他說:“大麥哲倫望遠(yuǎn)鏡將有望改變我們看待宇宙,以及我們?cè)谟钪嬷兴幬恢玫目捶?。?/p>