这些几近苛责的需求,使得E-ELT能够尽情施展自己的“光年眼”。要达成这些需求,完成微米不差的设计建造,必须“强迫症”式的反复检测、调试、校准,它们将成为未来7年的建造工作日常。
建造过程中最不容有失的部分将是主镜的拼接。“安装镜面时将进行粗调和精调,用波前传感器检测、促动器调整,采用拼接主动光学技术达成对镜面的调控和校正。”白华介绍,拼接主动光学技术在国际上属于成熟技术,有多台8-10米望远镜采用了这项技术,例如Keck望远镜,GEMINI望远镜等。
作为地基望远镜,另一个不得不提的系统是自适应光学系统,这个系统用于消除地球大气造成的大气湍流现象。
与发射到太空的著名“哈勃望远镜”相比,E-ELT的镜前环抱着厚重的大气层,这就好像从雾蒙蒙的车窗中拍风景,根本无法呈现太空的原貌。选址一开始,投建方就在纠结,智利、南非、摩洛哥、西藏、南极洲都曾作为备选地,考虑到建设、维护、配套的方便性,最终选定靠近帕瑞纳天文台的地方,山下是最干旱的地区之一——阿塔卡玛沙漠,海拔3000米,空气稀薄、干燥、无污染尤其是光污染,观测环境质量优。
“望远镜口径越大,望远镜成像质量受大气湍流影响越大,”白华说,因此8—10米级以上的望远镜通常配备自适应光学系统。“用于校正大气湍流的主要元件之一是变形镜,变形镜关系到整个自适应光学系统的校正能力和校正精度。一般来说,望远镜口径和观测视场越大,变形镜的口径越大。”
这个不简单的变形镜,由很多单元组合而成,每个单元都有自己独立的控制器,“E-ELT的变形镜需要8000个促动器,”白华表示,在外加电压控制下,变形镜可以改造望远镜接收到的波面的面形,作为波前校正器件校正波前误差。
“望远镜竣工之后,仍要继续进行调试校正,”白华说,不要认为2024年竣工就可以马上投入使用,“那个时候只是‘初光’,即第一次捕捉到来自宇宙的光波,还要至少一到两年的调试才能正式使用。”
资料显示,E-ELT将装载高分辨率光学光谱仪、追踪多目标的广角近红外集成视场光谱仪、具有极高自适应光学系统的行星成像仪和光谱仪、限制衍射的近红外照相机等设备。其中,用于拍照的近红外照相机,分辨率是NASA未发射的空间望远镜“詹姆斯·韦伯”的6倍,“哈勃”16倍以上。
“之前认为是一个‘点’,用E-ELT就可以区分开是两个甚至几个‘点’,”白华解释,这就是分辨率高。
有了超大主镜和重器的支撑,E-ELT将接收到之前无法感知的遥远天体发射出的光波。有天文爱好者这样评价,就聚光能力衡量,E-ELT是当今顶级望远镜的13倍,比单架甚大望远镜(VLT)强大26倍,比400年前伽利略制造的望远镜强800万倍,比人类肉眼强1亿倍!无怪项目负责人蒂姆有底气把其他望远镜“轻视”为裸眼。
“E-ELT还能够获得天体的高分辨光谱,有了光谱,才能知道某个天体距离我们有多远。”白华说。
此外,ELT的目标之一是搜索太阳系外可能存在生命的行星。人类目前只发现近2000颗系外行星。由于行星不发光,在强光的恒星身边环绕,“灯下黑”的境遇让发现行星非常困难。然而,ELT能够呈现更大的影像,甚至能直接测量那些行星大气层的性质,这将大幅提升搜索可能生命行星的效率。
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