一个天眼能建85个ILMT?科学家说液体望远镜能建到月球上

这是世界上第一个专门为天文学建造的液体望远镜。

从这张俯视图中可以看到,国际液体镜望远镜(ILMT)与传统望远镜“长”得不太一样。这部望远镜采用了一个装有50升水银的旋转圆盘。而这张图所呈现的,就是其水银镜面上附着一层聚脂薄膜的样子。

为什么要做液体望远镜?为什么是水银?……当ILMT在位于喜马拉雅山脉2450米高的Devasthal天文台开始接收初光,一些疑问也开始了。

水银怎么“望远”?

必须要强调一点,并不是最早的水银面望远镜。

在它之前,世界上最大的液态金属望远镜,是位于加拿大的大型天顶望远镜LZT。其建成于2003年,口径足有6米,空间分辨率达1.4角秒。只不过,LZT的科学目标,是对大气钠层的动态特性进行长期高分辨观测,其观测结果在国际自适应光学领域极具影响力。

至于为什么选择水银?

ILMT的构想出现在20世纪90年代。但事实上,早在1850年,意大利天文学家欧内斯特·卡波西就建议,将盛有水银的旋转圆盘作为望远镜的主镜。可惜,当时的技术条件下,想要令液态镜面实现平稳转动并不容易,这直接使“成品”出现的时间推迟了一个多世纪。不过其基本概念没有变,依然是以“水银旋转圆盘”为主镜。

ILMT依靠一个快速旋转的4米(13英尺)反射镜,反射镜上覆盖一层水银来捕捉宇宙光。理论上来讲,只要我们能造出够大的抛物面,就能令望远镜有相应的集光能力。

通常情况下,这样的抛物面是用巨大的镜坯磨制而成,比如500米孔径球面射电望远镜——FAST。但镜坯制造、镜面抛光、反射面镀膜等一系列技术,无论从复杂性还是从成本上来说,都意味着巨大的消耗。

液体镜面就不同了。

科学家认为,一个盘子里被装上能反光的水银后,当盘子旋转起来,受到重力和离心力的影响,里面的水银会逐渐形成一个形状稳定的抛物面。这时候,完全不需要再像传统望远镜一样去经历镜坯铸造等工序。

据报道,ILMT价值200万美元(约1339万元RMB)。就在同一个天文台,离它不远的另一台光学望远镜(DOT),造价则为1800万美元。

如果再找一些更耳熟而详的案例的话,中国天眼FAST造价11.5亿元,可以造出差不多85个ILMT了;而NASA的太空望远镜“韦伯”造价高达90亿美元,相当于4500个ILMT。

挺进月球

与巡天望远镜相比,ILMT的优势在于能观察到同一片天空里稍纵即逝的变化,因为它对天体亮度极为敏感。

简单地说,在这种优势下,ILMT一是可以通过叠加多个夜晚的曝光图像,获得极其精细的微弱天体图像;二是通过对比前后不同夜晚的图像,来揭示短暂出现的天体、遥远星系受黑洞影响的明暗变化等。

从某种意义上来说,这是对巡天望远镜的一个有力补充,并不存在“替代”问题。最明显的一点是,当前所建造的传统望远镜,可以调整角度进行观测。但ILMT必须要保证镜面平稳,只能是朝向头顶的方向进行观测。这也是此前LZT被称为“天顶望远镜”的原因。

但ILMT的出现,对人类来说,还意味着另一重厚望:在月球上建造更大的液体望远镜。

早在1991年,加拿大学者埃尔曼诺•博拉就在《天体物理学杂志》上发表文章,建议在月球上建造一座液体望远镜。他认为“不受地球大气干扰的望远镜可使人们更好地对宇宙早期进行研究”。

而到了2020年,美国得克萨斯大学奥斯汀分校的科学家提出了“终极大望远镜”概念。他们表示,这将是一个“能够在时间边缘直接观测到那些难以捉摸的第一颗恒星的望远镜”,主镜由旋转液体构成,表面镀银。

对科学家们来说,液体望远镜登月最大的问题就是,要找到一种能够承受月球表面恶劣条件,又能够有效工作的液体。

水银被看好的理由是,在地球上,由于自转产生的科里奥利效应,会使大于8米的镜中的水银运动发生扭曲。但月球自转较慢,可以因此而形成更大的液体镜。

不过,水银的问题也不小。比如,水银要如何运送到月球上?月球温差巨大,水银白天蒸发、夜晚凝固怎么办?

十年前,埃尔曼诺•博拉曾在《自然》杂志介绍了他们研制的“在真空中将银蒸发,并涂到离子液体上”的方法,称以此制备的薄银片非常平滑,反射性能极佳,“而且可以在数月内保持稳定,薄银片所依靠的离子液体也没有蒸发”。

“还有很长的路要走”,在谈到“登月”梦想时,不同的科学家都提到过这句话。

如今,ILMT已经落成,据悉它将在每年的10月到6月运行,印度雨季期间关闭。随着它的运行,“液体望远镜登月”之路是否能更进一步,也将迎来新的变量。


发表评论
留言与评论(共有 0 条评论) “”
   
验证码:

相关文章

推荐文章