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哈勃难独美山顶望远镜挑大梁(图)

http://www.sina.com.cn 2007年01月09日 08:06 新京报
科技时代_哈勃难独美山顶望远镜挑大梁(图)
图:整个“哈勃”维修计划耗资9亿美元,令部分专家感叹其成本高昂。

  大麦哲伦及TMT望远镜正处评估阶段;天文学家期盼“山顶天文学”黄金时代到来

  美国国家科学基金会正对两个竞争性的望远镜项目进行评估,一个是直径20米的大麦哲伦望远镜(Giant MagellanTelescope,简称“GMT”),另一个为美国和加拿大科学家联合设计的直径30米的“三十米望远镜(简称”TMT“),”它们最终都会牢牢扎根于山顶上“。直径在30米到60米之间的欧洲极大望远镜目前已进入图纸设计阶段。

  天文学家们希望这些“山顶望远镜”在不久的将来能与太空望远镜互为补充,最终迎来“山顶天文学”的黄金时代。

  关键词 成本

  

火箭难载大口径望远镜

  大小至关重要,它在天文学领域的体现更为明显。大口径望远镜可聚集更多光线,可以观察更为遥远的星系,可以探知天体更为细微的结构,它是人类探索宇宙奥秘的最有力工具。与其相比,小口径望远镜则“心有余,力不足”。无论是山顶望远镜,还是太空望远镜,它们都要面对“口径” 这个关键课题。

  太空望远镜可以避免大气造成的镜像扭曲不利局面,而且它能观测到比同等口径“山顶望远镜”更为细致的景象。不过,人类还不可能如同烧钱般地在太空领域内布置望远镜;火箭的载重量有限,难以携带大口径太空望远镜。

  现实情况迫使人类选择更为实际的“山顶望远镜”来探索宇宙的本质,来揭开暗物质和暗能量的秘密。

  关键词 镜片

  大口径望远镜难于制造

  现有的“山顶望远镜”能够寻找到太阳系以外与地球同等大小的行星,它们已确认了多于200种“非太阳系”的星球,这些星球均大于地球。

  如果一架大口径“山顶望远镜”能够观测到与地球类似的其他星球,它也应该能够研究这些星球所依赖的大气环境,给人类提供线索,以便确定这些星球上能否孕育生命。

  “大有大的难处。”大口径望远镜难于制造,而且这种难度难以描述。望远镜的最关键部件就是收集光线的镜片。

  望远镜的口径要求越高,镜片越容易趋于扭曲变形。为此,目前比较流行的方法就是将镜片弄小,然后再将它们组装起来形成一系列独立的望远镜,“朝向”一致时的观测效果值得信赖。

  天文学家们正打“微波”的主意,它在光谱中是介于无线电波和光波的物质。目前,来自美国、欧洲和日本的天文学家正在通力合作,建造全球最大的微波望远镜。该微波望远镜被命名为“Atacama大型毫米阵列望远镜”。它有64个“镜片”,正在智利建造,其最大优势在于能够穿透使宇宙变得灰暗的星尘,能够将太空望远镜也看不到的地方给照亮。

  关键词 清晰度

  “哈勃”并非完美无缺

  科学家还尝试将很多小型镜片组合成一个大口径“山顶望远镜”。如今,世界上最大的此类望远镜———LBT被安装在美国亚利桑那州格雷厄姆山上。该望远镜耗资1.2亿美元,电子仪器可纠正图像错误,清晰度是太空中任何光学望远镜所无法媲美的,“哈勃”太空望远镜也没办法同其抗衡。

  位于南半球的最大光学望远镜———南非大型望远镜(SALT)更是此类望远镜中的典范之作。SALT位于卡鲁沙漠的一座小山顶上,耗资3000万美元,可以用来收集1400万年前星系所发出的光芒。SALT可以固定在某一个位置上,而无需随地球旋转而移动。于1993年在美国夏威夷莫纳克亚山上建成的“凯克望远镜”仍在发挥作用,其镜面由36块直径1.8米的反射镜片拼合而成。

  关键词 光学感应

  TMT能随机调整镜面状态

  “三十米望远镜(简称”TMT“)”备受关注,其镜面由738块直径为1.2米的六边形镜片拼合而成。该望远镜安装有自我适应的光学感应系统,能够随机调整镜面状态。

  专家们介绍称,借助“TMT”强大的观测能力,天文学家们将能对宇宙中诞生的首批恒星所发出的光线进行分析,追踪星系形成和演化的过程,同时还能直接观测那些围绕其他恒星旋转的行星。

  欧洲极大望远镜也在新型超大望远镜的阵容之内,该望远镜预计镜面直径达42米。所有这些望远镜均安家于干燥的山顶上,尽可能接近太空,它能将传感器和星球之间的大气和水蒸气值降到最小。

  即使如此,要达到科研目标还需“合适的光学条件”,人类要用电子技术将大气层造成的图像扭曲现象消除。借助这种技术,望远镜观测目标星球时,无论天气如何,都可通过对镜面的微调达到稳定的观测效果。

  “山顶望远镜”的人气虽在飙升,然而太空望远镜还是有自己的“市场”。去年12月,美国宇航局宣布将对“哈勃”太空望远镜进行升级。

  “詹姆斯·韦伯”太空望远镜计划于2013年正式发射。

  (储信艳)

  -现状

  维修惹争议 哈勃很尴尬

  “哈勃”太空望远镜已服役16年,拍过不少有价值的照片。然而十几年来,“哈勃”屡次发生故障,宇航员已四次奔赴太空对其进行修缮。第五次“哈勃”维修计划原定于2005年开展,但是2004年初时任美国宇航局局长的肖恩·奥基夫以航天飞机安全为由否决了该项修缮计划。

  去年年底,美国宇航局(NASA)再三权衡之后,终于宣布于2008年5月对“哈勃”进行最后一次修复。NASA的决定令“哈勃”的支持者们欢欣鼓舞。不过,NASA局长格里芬确实面临压力,有专家认为修复“哈勃”会将宇航员置于危险境地;也有专家认为维修所需的资金实在庞大。

  整个“哈勃”维修计划耗资9亿美元,其中5亿美元用于维持哈勃团队(2004年-2008年);2亿美元用于哈勃望远镜的陀螺仪、电池和其他设备;1亿美元用于航天飞机外贮箱和固体火箭助推器;1亿美元用于支付航天飞机发射。宇航员们还将维修“哈勃”上的成像光谱仪。

  届时,如果一切顺利的话,“

发现号”宇宙飞船将执行11天的航天任务,搭载宇航员为“哈勃”安装新设备。全部的维修任务需要五次太空行走。如果修复成功,“哈勃”太空望远镜的寿命将延长至2013年或者更久。

  (储信艳)

  -应用

  暗物质三维图“露脸”

  科学家称“哈勃”太空望远镜提供数据有误

  堆积着的暗物质并没有可见物质相伴随。

  据新华社电继去年8月科学家发现宇宙暗物质存在的直接证据后,欧洲和美国的科学家又利用相同的技术,在最新一期《自然》杂志上发表了他们为宇宙暗物质绘出的三维图。

  所谓暗物质是指宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子,它的电磁放射和折射非常微弱,所以不能被直接探测到。

  但是,我们肉眼能见的物质如星系、恒星甚至各种生物,所占质量只是宇宙中很小一部分,暗物质的质量是可见的普通物质质量的5倍以上。

  这是科学家首次为暗物质绘出大型三维图。三维图显示,正如科学家原先所料,暗物质在可见物质聚集的基础上形成了一种丝状的“骨骼”,最终产生了天体。

  但这张图和科学家原先所想的情况也有一些差异:在图中的一些区域,堆积着的暗物质并没有可见物质相伴随。科学家分析说,这些差异可能是因“哈勃”太空望远镜提供的数据有问题造成的。但如果这些差异是真的,那将给人们的认识带来很大改变。

  科学家这次绘图所利用的原理是:以可见光波段观测这个区域时,可以发现明显的“引力透镜”现象,也就是更遥远地方恒星发出的光在“路过”这个区域时,被大质量物质吸引而发生了扭曲。这个现象可以证明两个星系团周围存在大量的暗物质。

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