德泽乌 世界上最大的光学望远镜 其主镜口径39.3米 比一个篮球场还要长

欧洲最大的望远镜，直径39.3米，从主镜可以看到很远的地方。在南半球，海拔3000多米的地方，应该有一只“巨眼”从这里仰望。

5月26日，欧洲望远镜在智利北部开始建造。它是世界上最大的光学望远镜。它的主镜直径39.3米，比篮球场还长。

它让人类看到了更清晰的宇宙。电子教学项目负责人蒂姆·德泽说:“与望远镜相比，现有望远镜和电子教学之间的差距就像伽利略的肉眼一样大。”

蒂姆这样自信的“大眼睛”能“看见”什么？怎么建？怎么安装比篮球场大的主镜？配备了哪些先进的科学仪器？《科技日报》记者采访了中国科学院国家天文台南京天文光学研究所副研究员柏华。

美国亚利桑那大学有一个镜子实验室，这是世界上唯一可以制作直径8.417米的光学望远镜镜头的地方。"这是目前单镜望远镜的孔径极限."柏华说。

如果单个镜头的极限是8.417米，那么E-ELT的39.3米主镜如何获得？“这是通过拼接小镜子完成的，”柏华说。由于拼接主动光学技术的诞生和发展，原则上没有孔径限制。“E-ELT本身的原型是一个100米的望远镜。方案提交的时候主镜直径42米，后来因为资金问题缩小到39.3米。”

据了解，总投资10.55亿欧元的E-ELT预算约有40%用于镜片。主镜除了由798个六角形小镜片组成外，还有4个不小尺寸的镜片。

“拼接主镜的副镜直径为1.4m，为了使E-ELT镜筒尽可能短，主镜采用了快速焦比设计。在这种设计中，主镜的焦距和主镜的直径大致相等，这直接导致主镜的副镜难以加工，”柏华介绍说。

将近800个镜片的拼接会极其繁琐。那么，既然有8米的镜片，为什么不用更大的副镜拼接到主镜里呢？

“成本和吊装难度是一个原因，欧洲、俄罗斯、中国等很多国家都可以，成本会降很多。”柏华介绍说，另一个重要原因是，镜片直径超过6米后，镜子会因自身重力而变形。如果这种变形得到纠正，英语教学系统将更加复杂。

除了主镜，自适应变形镜也很难获得。“自适应变形镜的直径为2.3米。目前世界上已经研制成功的最大的自适应反射镜直径为1.2米。它是装配在欧洲南方天文台VLT望远镜中的自适应次镜柏华说:“我认为这是英语教学建设中最困难的一点。”

包裹在望远镜外的穹顶直径将达到85米，整个望远镜平台，包括镜子和桁架结构，重达3000吨。这个庞然大物需要在水平面上安静稳定的旋转360°。

这些近乎苛刻的要求使英语教学能够充分展示其“光年眼”。为了满足这些要求，完成微米级精度的设计和施工，必须以强迫症的形式反复测试、调试和校准，这将成为未来7年的日常施工工作。

施工过程中最不可缺少的部分将是主镜的拼接。“安装镜子时，将进行粗调和微调，使用波前传感器检测和致动器调节，并使用拼接主动光学技术实现镜子的调节和校正。”柏华介绍说，拼接主动光学技术是世界上比较成熟的技术，已经有几架8-10m望远镜采用了这一技术，如凯克望远镜和双子座望远镜。

作为地基望远镜，另一个不得不提到的系统是自适应光学系统，用于消除地球大气引起的大气湍流。

与著名的发射到Tai 空的哈勃太空望远镜相比，E-ELT的镜前被厚重的大气包围，就像是从雾蒙蒙的窗口拍下的照片，不可能呈现Tai 空的原貌。选址之初，投资人纠结。智利、南非、摩洛哥、西藏和南极洲都被用作替代品。考虑到施工、维护和配套的方便，最终选择了靠近帕瑞那天文台的地方。这座山是最干旱的地区之一——阿塔卡马沙漠，海拔3000米。空气体稀薄、干燥、无污染，尤其是光污染。

“望远镜孔径越大，大气湍流对望远镜成像质量的影响就越大，”柏华说，所以8-10米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部件之一是变形镜，它关系到整个自适应光学系统的校正能力和精度。一般来说，望远镜光圈和观测视场越大，变形镜的光圈就越大。”

这个非简单变形镜由很多单元组成，每个单元都有自己独立的控制器。“电子教学的变形镜需要8000个驱动器，”柏华说。在外加电压的控制下，变形镜可以变换望远镜接收到的波前形状，并作为波前校正装置来校正波前误差。

“望远镜完成后，仍有必要继续调试和校准，”柏华说。不要以为2024年完工就能马上投入使用。“那时候还只是‘第一束光’，也就是第一次捕捉到来自宇宙的光波，至少需要一到两年。调试可以正式使用。”

数据显示，E-ELT将配备高分辨率光学光谱仪、用于跟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以及用于限制衍射的近红外相机。其中，用于拍照的近红外相机分辨率是NASA空望远镜“詹姆斯·韦伯”的6倍，是“哈勃”的16倍。

“以前，它被认为是一个‘点’，两个甚至几个‘点’可以被英语教学区分开来，”柏华解释说，这意味着高分辨率。

在超大主镜和重型武器的支持下，E-ELT将接收到以前无法感知的遥远天体发出的光波。据天文爱好者称，E-ELT的威力是当今顶级望远镜的13倍，是单个超大型望远镜的26倍，是400年前伽利略制造的望远镜的800万倍，是肉眼的1亿倍。难怪项目负责人蒂姆有信心把其他望远镜“鄙视”成肉眼。

“E-ELT还可以获得天体的高分辨率光谱。有了光谱，我们就能知道一个天体离我们有多远。”柏华说。

此外，ELT的目标之一是寻找太阳系外可能有生命的行星。目前只发现了2000颗左右的系外行星。因为行星不发光，周围都是亮星，所以很难找到行星，因为“灯下黑”。然而，ELT可以呈现更大的图像，甚至直接测量那些行星的大气属性，这将大大提高搜索可能的生命行星的效率。