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误差低于19纳米

科普小知识2021-09-29 04:36:20
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示意图:南银河系下的大型麦哲伦望远镜。

这是亚利桑那大学斯图尔特天文台的镜面实验室第一次抛光表面。它将被用作大型麦哲伦望远镜的镜子。图中所示的抛光头将在镜面抛光过程中随着镜面曲率的变化自动调节曲面。

这是用来建造大型麦哲伦望远镜的七面镜子中的第一面。在图中所示的镜子背面,科学家正在检查镜子上的孔,这些孔将用于望远镜镜子的通风和散热。

根据物理学家组织的网站,亚利桑那大学和加利福尼亚大学的科学家最近完成了世界上最具挑战性的超大天文透镜。在过去的几年里,在亚利桑那大学斯图尔特天文台的镜子实验室工作的一群眼镜商和工程师一直在忙着打磨一面直径为8.4米的镜子,这是一面非常特殊的、具有高度不对称形状的镜子。用眼镜商的话来说,研磨这种镜子的难度是以前任何一种大镜子的10倍。镜面的精度误差不到19纳米——这是一个惊人的光洁度。如果它扩大到美国大陆的大小,整个地区的最高海拔将低于1厘米。在这面镜子获得成功后,该团队将继续研磨六面相同的镜子,并最终将它们拼接在一起,生产出直径为25米、有效集光面积为380平方米的大型麦哲伦望远镜(GMT)。大型麦哲伦望远镜将引领下一代望远镜研究围绕其他恒星运行的行星以及早期宇宙中恒星、星系和黑洞的形成机制。布鲁尔·扬努齐是亚利桑那大学斯图尔特天文台的主任,也是天文学教授。他说:“制造麦哲伦大望远镜的第一面镜子需要大学在过去25年里在研磨大镜子方面积累的技术和经验,并利用大量创新来突破原始光学研磨和测试技术的限制。这一成功是一个里程碑,研究团队已经充分展示和证明了他们的设备和技术,以确保其他镜面研磨工作的高效推进。”这种镜子的研磨需要20吨玻璃,这些玻璃在旋转炉中熔化,直到流入蜂窝模具。一旦玻璃熔体冷却,模具就被移走,实验室的科学家开始用各种抛光工具进行抛光,并使用一系列高精度光学测试方法进行测试。这种镜子需要研磨成不对称形状的原因是,它最终会成为直径25米的镜子的一部分。这个大镜子将包括七个这样的镜子,每个直径为8.4米。镜子实验室的抛光科学家BuddyMartin说:“我们必须确保这面镜子和用来制作大型麦哲伦望远镜的其他六面镜子的离轴形状能够完美地拼接在一起。其精度必须达到观测光谱波长的1/20以下。只有这样,当所有七面镜子最终在智利组装好打开光线时,大镜子作为一个整体才能获得准确的天体图像。我们现在已经证明,我们的研磨技术能够达到所需的精度水平。”然而,由亚利桑那大学光学学院的吉姆伯格教授和他的团队开发的光学测试技术也是制造这些高精度镜子产品的关键。大型麦哲伦望远镜的第二面镜子于今年1月在实验室铸造,第三面镜子将于2013年8月铸造。完成的大型麦哲伦望远镜将建在南美洲智利的安第斯山脉,那里夜晚黑暗透明,远离任何光污染源。目前,推土机正忙于在智利北部山区计划的建筑工地清除110,000多立方米的泥土和岩石:隶属于卡内基研究所的拉斯坎帕纳天文台,以便为未来建造大型麦哲伦望远镜及其辅助支持设备预留一个平台区域。大型麦哲伦望远镜委员会主席温迪福雷德曼说:“亚利桑那大学镜像实验室的技术成就以及美国和世界其他国际伙伴的合作努力,使我们能够打开一扇通向宇宙的新窗口。激动人心的新发现正等着我们。”根据这一计划,超级望远镜将在未来10年内对光进行观测,届时将有来自美国的天文学家和学生以及来自世界其他国家和地区的研究人员参与宇宙学、天体物理学和行星科学的研究,以帮助解决这些领域的基本问题。澳大利亚天文台台长马修·科林斯说:“大型麦哲伦望远镜有望改变我们对宇宙的看法和我们在宇宙中的位置。”