大麥哲倫望遠鏡

大麥哲倫望遠鏡（Giant Magellan Telescope，縮寫為GMT），又稱巨型麥哲倫望遠鏡，是計畫在2022年投入使用的地基極端巨大望遠鏡，將在智利的拉斯卡姆帕納斯天文台（Las Campanas Observatory）建成。GMT由美國的華盛頓卡內基研究所等8個單位與澳大利亞國立大學合作建造，等效口徑21.4 m的主鏡由7塊直徑8.4 m的子鏡組成，預算造價6.25億美元，綜合解像力相當於約25m的單一主鏡，功能是目前最大光學望遠鏡的4.5倍，成像清晰度將達到哈勃太空望遠鏡的10倍。建成後，GMT將擔負探尋宇宙中恆星和行星系的生成、暗物質、暗能量和黑洞的奧秘，以及銀河系的起源等重任。

基本介紹

• 中文名：大麥哲倫望遠鏡
• 外文名：Giant Magellan Telescope，GMT
• 建設地點：拉斯卡姆帕納斯天文台，智利
• 屬性：地基極端巨大望遠鏡
• 等效口徑：21.4m
• 又稱：巨型麥哲倫望遠鏡
• 組件：7塊直徑8.4 m的子鏡
• 總投資：5億美元

簡介

進入21世紀以來，人們仍舊雄心勃勃地致力於建造更大口徑的望遠鏡，由美國華盛頓卡內基天文台、哈佛大學、史密松天體物理台、亞利桑那大學、密西根州立大學、麻省理工學院、芝加哥大學、德克薩斯大學奧斯汀分校和德州農工大學以及澳大利亞國立大學等機構組成了一個聯盟，由卡內基天文台、亞利桑那大學和其他研究機構建造口徑21.4m的大麥哲倫望遠鏡，主鏡片由7個直徑約8.4m的巨幅鏡片組成，其中一枚鏡片居中，其他6枚鏡片則像花瓣般擁簇於中心鏡片的周圍，它的聚光能力相當於一面口徑為21.4m的巨型完整鏡面，鏡面的精度誤差低於19nm，這是驚人的光潔度。此外，由於“大麥哲倫”上還將裝備一套光學自適應系統，藉助該儀器這台望遠鏡的成像清晰度將達到“哈勃”太空望遠鏡的10倍。設計人員還使用了多項最新技術，預計它將成為拍攝圖片質量最高、誤差最小的天文望遠鏡。建成啟用後，它將擔負探尋宇宙中恆星和行星系的生成、暗物質、暗能量和黑洞的奧秘以及銀河系起源等重任。

安置地點

望遠鏡的安置地點在智利位於智利賽雷納東北約115km的拉斯坎帕納斯（Las Campanas），這兒一年中有一半以上是晴天；此外，由於遠離人口聚集的中心和其他有利的地理條件，周圍大部分地區夜晚的天空不僅完全免除大氣污染，並且是受到光污染最少的地區，因而長期使它成為天文觀測的最佳地點之一。

工作原理

“大麥哲倫”蒐集從初級鏡面反射來的光線，光線匯聚到二級凹鏡，凹鏡不斷地作出調整，以過濾來自大氣層的干擾，二級凹鏡將光線向下反射，穿過中心鏡面中央的小孔，進入系列分析器械。為了能清楚地對這類行星進行快拍，“大麥哲倫”將會採用較先進的自調光學來獲得比哈勃望遠鏡還清晰10倍的影像。每一面主鏡都會將光聚焦在另一面直徑1.1m的次要反射鏡上，反射鏡是接有672個調節器的一片薄膜。計算機每秒鐘會對反射鏡的形狀進行1000次的微調，以消除絕大部分的大氣干擾。

鏡面製作原理

被譽為美國巨型天文望遠鏡之父的羅傑·安吉爾在美國亞利桑那大學的史都華天文台鑄鏡實驗室，承擔了鏡片鑄造實驗的任務。這是他造過的最大的一面鏡子，“大麥哲倫”的鏡片直徑刷新紀錄，成為單一鏡片望遠鏡中直徑最大的望遠鏡，並將鏡片的製造技術提升至一個新的境界。之前單一鏡片望遠鏡直徑最大的是新皇望遠鏡（Subaru），其直徑超過8米。

鏡面製作的原理，是將20噸玻璃倒入一個表面分布著成千上萬個小陶瓷光纖蜂巢容器中，玻璃被均勻散布在上面；在旋轉的熔爐中加熱，溫度高達2300華氏度（1260℃），玻璃變為液態，流入下層3 米高的模具，同時旋轉產生的離心力把多餘的玻璃液體分離出去，形成一個凹面鏡坯；冷卻後，把蜂巢容器撤去，用研磨設備開始打磨鏡面。成型的鏡片直徑為 8.4 米、高約 1 米、平均厚度卻不到 3厘米，由多孔的硼矽酸鹽組成。每個鏡面重達17噸，拋光和表面工藝製造需要大約三年的時間。

面臨的困難

雖說“大麥哲倫”的成功將為天文學界帶來一個里程碑式的跨越，但就項目組目前的資金及科技水平，沒有人能保證這個夢想最終能實現。因為目前製造“大麥哲倫”需要的很多核心技術尚處於研究階段，它最終能不能由圖紙轉化為實體仍需拭目以待；另一方面，因為推動整個項目需要 5 億美元的經費，而目前項目組僅籌到 1700 萬美元。因此擔任該巨型望遠鏡鏡片製造領導工作的安吉爾不得不為了經費時不時離開實驗室趕赴各地遊說，讓投資人相信“大麥哲倫”巨型望遠鏡物有所值。

參與組織

參與該項目的主要組織包括：

• 卡內基天文台（Observatories of the Carnegie Institution of Washington）
• 芝加哥大學（UNIVERSITY OF CHICAGO）
• 哈佛大學（HARVARD UNIVERSITY）
• 史密松天文物理台（SMITHSONIAN INSTITUTION）
• 德州農工大學（TEXAS A&M UNIVERSITY）
• 亞利桑那大學（THE UNIVERSITY OF ARIZONA）
• 德克薩斯大學奧斯汀分校（UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN）
• 澳大利亞國立大學（THE AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY）
• 澳大利亞航天有限公司（ASTRONOMY AUSTRALIA LTD.）
• 韓國天文與空間科學協會（KOREA ASTRONOMY AND SPACE SCIENCE INSTITUTE）
• THE SÃO PAULO RESEARCH FOUNDATION, FAPESP