世界上最大的望远镜“中看不中用”

2013-11-12 admin1 95

  4月,美国亚利桑那州海拔3200米的山峰——格雷厄姆山顶部的天文台发生故障。一个阀门打开了一条缝,使冷却剂流到大双筒望远镜(LBT)的次镜上。LBT是有着两个8.4米宽的主镜面的庞然大物。当工作人员察觉时,该望远镜较小的次镜上已覆盖了一层冰霜。冰霜融化毁坏了薄镜,LBT因此成为人们关注的焦点。

  单独来看,该事故属于轻微故障。在接下来的几个月里,技术人员已经安装了替换零件,以使镜面能恢复工作。

  然而这台耗资2亿美元的望远镜还面临着更大的问题。尽管2005年它通过左镜看到“第一束光线”,并在2008年打开了第二只“眼睛”,但是LBT在科学产出上落后于其他同等规格的望远镜。

  LBT的两个镜面聚集的光线和一个11.8米的望远镜同样多,这使得LBT成为目前世界上最大的望远镜。

  8年来,望远镜的运行时间中,只有60%用于天文学家观测,其他时间都用在了使其仪器正常工作上。大型望远镜的科学产出通常在几年中会逐渐上升,但是经由LBT观测所得到的经过同行评议的论文数量几乎没有增长。

  LBT监督委员会——由美国、意大利和德国的研究人员组成——希望能尽快提高其科学产出。早在今年2月,该委员会任命Christian Veillet为主席,他的工作主要是尽快提高LBT科学探测的速度。Veillet在之前担任夏威夷莫纳克亚山上的3.6米加拿大—法国—夏威夷望远镜的主管时,曾完成过这样的任务。

  “长久以来,你只能等待。”明尼苏达大学天体物理学家、LBT委员会副主席Charles Woodward如是说。

  一方面,LBT的麻烦是任何大型的多国研究设备都会遇到的——建造时间比计划中要长、设备到达时间晚以及经常发生意外。另一方面,LBT是世界上唯一一个在同一山峰上安装两个大型镜面的望远镜,从设计建造到观测都非常复杂。

  “我们经常讨论是否能更好地操作,以及它能否得到更多的资助。”图森市亚利桑那大学天文学家、LBT科学和技术委员会主席范晓辉(音译)说。

  LBT能够正常运行非常重要,因为它被视为下一代大型望远镜技术的踏脚石,下一代技术将同时运行多个镜面。计划在夏威夷和智利建造的30米望远镜将依赖于在LBT测试过的技术系统。“LBT的8米望远镜并不是最终目标,它只是30米望远镜的过渡。”意大利罗马INAF天文台的Adriano Fontana如是说,他也是意大利LBT协作项目的主管。

  LBT的维护人员称,故障正在修复,且该望远镜将能很快提高其科学性能。“人们将会看到一切步入正轨。”亚利桑那大学的Peter Strittmatter说,他是LBT项目自成立以来的领头人之一。

  有很多次Strittmatter都认为LBT无法成功。该项目的最初想法产生于20世纪80年代,当格雷厄姆山被选为望远镜的未来站点时,项目曾遇到重大障碍。与环保人士的冲突,特别是关于该山上一种红松鼠亚种的保护问题,使站点建设拖延到了1997年。

  在投资和管理方面,LBT的国际合作同样复杂。意大利和德国共享该望远镜3/4的份额,1/8的份额属于位于哥伦布的俄亥俄州立大学,另外1/8由俄亥俄州立大学和其他3所大学共享。“我经常认为LBT是利益相关团体的联盟,而不是项目合作。”Woodward如是说。

  2002年,LBT建成。随之而来的是使其正常运作的挑战。它的巨大规模是一个难题:两个16吨的镜面同时存在于一座山上会引起结构弯曲;另一个问题是如何使两个镜面精确地指向同一个方向。

  而LBT建成之后的大多数时间,都用在了维持最初3对设备的正常运行上。预期运行的6个设备,目前只有4个在正常运行:两个意大利建造的摄像机、一个德国的光谱仪和一个美国的光谱仪。

  然而天文学家仍在坚持工作。LBT的两个镜面可以聚集的光线与一个单筒的11.8米望远镜同样多,LBT因此成为目前世界上最大的望远镜。

  LBT的另一项成就是图像清晰,这多亏了它的自适应光学系统——使用可变形的次镜纠正了地球大气层对光线的扭曲。今年春天在冷却剂事故后停止工作的正是其中一面次镜。亚利桑那大学天文学家Richard Green表示,当自适应光学系统正常工作时,它是“天下无敌的”。

  他于2月卸任LBT委员会主席,部分原因是由于他希望在推动LBT进行更多科学观测之前,将精力放在维护设备上。LBT灵敏的观测设备可以分辨出彼此距离很近的天体,例如恒星周围的行星以及黑洞附近的天体。

  当LBT作为一个巨型双筒望远镜运行后,分辨能力将进一步提高。该模式需要一种结合光的干涉仪,从而产生相当于22.8米望远镜的分辨率。

  今年春天,LBT的干涉仪开始红外探测,寻找太阳系系外行星,以及其他恒星的行星盘中的黄道尘。美国宇航局(NASA)也计划使用LBT的双筒模式进行相似的观测,试图找到行星形成的位置等。

  不过这些努力都还在等待中。7月8日,LBT开始关闭3个月——由于亚利桑那州的季风季节,每个夏天都会如此。技术人员正在修理次镜,干涉仪上关键的实验不得不等待。“从某种程度上说,LBT是个懒汉,不过在未来的2到3年里,(LBT取得的成就)会让人们忘记它曾经怠工。”Veillet说。

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