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提起天文望远镜，大家或许会首先想到500米口径的中国“天眼”FAST，这台世界最大的单口径球面射电望远镜耗资约12亿人民币。然而，近日欧洲南方天文台开造的一台天文望远镜—极大望远镜（ELT），其耗资或许会颠覆你的认知，整个ELT项目的预算为10.55亿欧元，约合人民币82.7亿。要知道这还是ELT项目缩减后的价格，却依然是FAST的7倍，其造价之高，可见一斑。 那么极大望远镜有何玄机，欧洲南方天文台为什么要花巨资建造它，它又能带给我们怎样的惊喜呢？让我们一起来了解一下： 极大望远镜是欧洲南方天文台于2005年开始研究设计的大型天文望远镜项目，最初，该望远镜主镜设计的口径为42米，但迫于资金、技术等因素，2011年该望远镜口径被缩减至39米。随后，在2012年6月，该望远镜正式获得欧南台的批准，并于2017年5月，开始了正式的建造工作。在今年1月9号，它的主镜部分的第一块六角形镜片也开始了铸造工作。 极大望远镜的镜体创新性的采用了五面镜的方案设计，其主镜为凹面镜，直径达39.3米，这差不多相当于一个标准足球场的宽度了。 它由798个1.4米长、5厘米厚的六角形镜片拼接而成，每个镜片上又装有3个致动器，用于调整镜面的形状，来消除镜片因受重力、温度和风力等因素影响而引起的变形，保证观测成像的质量。 极大望远镜的副镜是一块直径4.2米的凸面镜，加上直径3.8米的凹面镜第三面镜，前三面镜组成了三反镜光学成像系统。这缩短了它的镜筒长度、降低它的制造难度，保证了成像质量的稳定。 虽然理论上天文观测的分辨率只受望远镜主反射镜大小的限制，但因为地球表面覆盖有一层大气层，大气湍流的存在会使得光线在通过大气层时产生失真。为了应对这种情况，大型望远镜一般配有光学系统来消除这种效应。 所以极大望远镜的第四、第五面镜主要作用就是为了消除大气湍流的扭曲效应，其中第四面镜的设计尤为特别，它的直径为2.5米、厚度却只有2毫米，其底部加装的5千多个致动器，可以使它的镜面形状每秒弯曲上千次，以保证望远镜成像不被大气湍流所影响。 除了消除大气湍流的扭曲效应，极大望远镜的第四、第五面镜还允许将观测到图像光线传输到望远镜两侧焦点站，从而使得极大望远镜可以同时安装有多台大型仪器。而欧洲南方天文台建造它的主要目是为了推进人类在行星和行星系统、星系的形成与演化、暗物质和暗能量以及宇宙学和物理学等方面的认知。 目前极大望远镜已确认搭载的仪器设备有：自适应光学模块MAORY、自适应光学成像仪MICADO、高分辨率光学和近红外积分场光谱仪HARMONI、中红外成像仪和光谱仪METIS、多目标摄谱仪MOSAIC和高分辨率光谱仪HIRES。 通过以上这些关键设备，极大望远镜将能够比现行天文望远镜更为详细的探测来自其他恒星周围的行星和行星系统，这不仅包括行星的质量以及成像，甚至是其大气层特征。而这将帮助我们探索有关行星形成和演化、其他恒星的行星环境以及为什么我们太阳系这么独特等问题。 在另一方面，凭借其优越的分辨率和光敏感性，极大望远镜将允许我们对更具有代表性的星系的恒星群进行更为精确的观测，我们知道一个星系的恒星群承载了星系的形成历史，而破译这些信息，可以让我们洞察星系的形成与演化历史。 在天文学领域，星系和天体离我们远去时，光谱在可见光波段表现为谱线朝红端移动了一段距离，叫做红移。而在极大望远镜巨大的光敏感性和分辨率的增益下，我们将能够以超越现在的视野，观测星系红移，从而有望揭开形成和改变宇宙间星系的物理过程。 极大望远镜上搭载的仪器还将帮助我们发现和识别遥远的Ia型超新星（由白矮星产生剧烈爆炸结果的激变变星），帮助我们发现识别暗能量的本质，这些都是宇宙膨胀很好的距离指标。 而由于宇宙膨胀速率会导致遥远星际介质红移的微小时间漂移，极大望远镜将借助这种效应直接测量宇宙膨胀的加速度。 此外，极大望远镜还将探寻物理学中的基本常数，如精细结构常数和质子对电子质量比是否会随着时间而变化，这些将对我们认识基本相互作用的统一理论产生深远的影响。 由此可以看出，极大望远镜将会极大的推进我们在行星和行星系统、星系的形成与演化、暗物质和暗能量以及宇宙学和物理学等方面的认知。 在接下来的一段时间里，极大望远镜主镜片的铸造工作将继续由德国特种玻璃制造商肖特公司进行，该公司将会铸造和抛光900多块六角形分段镜面模块，除了798块做为主镜本身使用外，剩下的将作为备用部分。 预计到2022年，极大望远镜将会完成建造工作。建成后，它将是世界上最大的光学/近红外望远镜，其聚光面积将高达978平方米，聚光能力将是目前世界最大光学望远镜的13倍，而利用该望远镜观测的图像清晰度也将是哈勃太空望远镜的16倍、詹姆斯·韦伯太空望远镜的6倍。 到了2024年，极大望远镜将会正式开始使用，届时这台被称为“世界上最大的天空之眼”的天文望远镜将会带给我们怎样的惊喜呢？让我们拭目以待！ |
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