

天文学家们在五个月内为三座巨大的望远镜举行了奠基仪式,其中第一座预计将于2021年开始观测。这些望远镜的光学集光镜——直径都在80到126英尺之间——将远远超过当今标杆性的W.M. Keck天文台那33英尺的双镜。
对于如此巨大的望远镜来说,一个挑战是设计一个能够轻松扫过天空并最大限度地减少大气模糊效应的结构。克服这些障碍后,工程师们创造出了分辨率比当前一代望远镜高100倍的天文台,能够拍摄宇宙图像。天文学家将利用它们来研究宇宙大爆炸后不久诞生的恒星,更详细地探测宇宙的膨胀,并寻找其他恒星行星上生命迹象。更诱人的是未知的前景——天文学家尚未想到要问但必将与新的、更强大的工具不期而遇的问题。
从某种意义上说,五个月内三次奠基仪式并没有表面看起来那么令人惊讶:在过去的一个世纪里,设计上的飞跃大约每30年发生一次,所以这一批新望远镜正合时宜。新三十米望远镜(Thirty Meter Telescope)的项目经理Gary Sanders解释说,三十年只是技术发展到足以支持新设施所需的时间。升级的能力需要付出代价;这些天文台的造价将超过10亿美元 apiece,并且很可能会将资源从现有的设施(如Keck)转移开。但Sanders有信心天文学家会好好利用它们。“一年只有365个夜晚,”他说,“还有很多问题需要解答。”
“每一代新望远镜都会为我们开启以前从未预料到的事物。正是这种意外的发现驱动着科学的进步。”
——Debra Elmegreen,瓦萨学院天文学教授,前美国天文学会主席
仰望星空
望远镜主镜的大小——聚集天空光线到探测器上的玻璃——决定了它的观测能力。更大的镜子能提供更精细的图像。以下是下一代镜面与Keck I和II的对比。

消除大气影响的镜面
自适应光学(AO)系统——用于补偿大气模糊效应——是在现有的大型望远镜建成多年后才添加上去的。在新设备中,AO是标准配置。大约每秒800次,执行器会通过几微米调整望远镜光路中镜面的曲率。TMT的主要仪器专家Luc Simard表示,AO将使这些天文台拍摄的照片比哈勃(Hubble)清晰10倍,而哈勃的价格是这些价值数十亿美元的望远镜的四倍。
本文最初发表于2015年1月的《Popular Science》杂志,标题为“地平线上的巨型望远镜”。


