巨型月球天文台计划-液态镜片望远镜

【大纪元10月28日讯】(大纪元记者林哲华编译报导)望远镜是天文观测中最重要的工具,其镜片的品质、尺寸及设置地点对能观测到的影像有决定性的影响。在太空科学上,一直不断地在追求更好的望远镜,传统的方式是制作一个更大尺寸的反射式望远镜,但是未来可能另有一个好的选择-在月球上建造液态镜片望远镜,它的结构与成本有机会优于传统的望远镜,还可以避免一般望远镜在地球上常遇上的光害与大气扰动的干扰。

加拿大魁北克拉瓦尔大学(Laval University)光学实验室的物理教授鲍拉(Ermanno F.Borra)说:“物理学巨擘牛顿当时就已经发现,旋转盛有液体的容器,很自然的就能得到一个完美的抛物面,而这正是制作望远镜所需要的”。鲍拉自一九九二年即开始研究液态镜片望远镜,团队成员还有来自NASA艾姆斯研究中心的主任伍德(Simon P. “Pete” Worden)。

在地球上,假如容器能保持水平,在低振动、低摩擦力的条件下以稳定速度旋转,液态镜片可以做得相当光滑完美。实验室里做出直径四公尺的液态镜片,所需的旋转速度约时速三英里,差不多是人快走的速度,而在月球低重力的环境下可以转的更慢。鲍拉表示,用来装盛液态镜片的容器是一个像雨伞般可收放的装置,再加上一个接近零摩擦的超导承座和驱动马达。

目前实验的液体大都是用水银,在室温下水银成液态状,有75%的反射率,几乎和银一样好。

现在最大的液态望远镜是加拿大哥伦比亚大学(University of British Columbia)的大天顶望远镜(the Large ZenithTelescope),直径有六公尺,尺寸比加州帕洛马天文台的望远镜还大20%,而成本约是这个建于1948年的帕洛马天文台建造经费的六分之一,所花费的总金额不到100万美元。伍德估计直径20米的液态望远镜所需的所有材料大概仅需几吨重,此外,尺寸将有机会达到直径100米,而成本将远优于传统的望远镜。

不过水银无法在月球上使用,因为它的密度太高、过重、难以发射运载,而且最关键的是在真空中极易挥发的特性。近年来鲍拉和他的同事们制作出一系列通称为离子液的有机化合物,基本上是液态的盐类,密度只比水高一点,挥发率几乎是零,而且在极低温下也能保持液态。然而它的反射效果并不理想,科学家计划覆盖上一层50到100奈米的银来解决这个问题。目前科学家们希望能找出在摄氏-196度(液态氮的温度)还能保持液态离子液的方法。

因为是液态的镜片,所以不能像普通的望远镜那样以倾斜来改变仰角,但这并不表示它就不能朝向特定方向,目前光学工程师们正在实验类似于阿雷西波无线电波望远镜(Arecibo radio telescope)上的技术,由移动主镜上方的次级镜片来改变角度,同时也免除了一般望远镜所需要的庞大底座、传动装置及方位控制系统,不但可以减轻不少重量还能简化原本较复杂的结构。

此外,鲍拉提到:“假如将望远镜装设在两极以外的任何地方,随着地球或月球的每次自转,就能扫过一条环带状的范围。而月球自转轴的倾斜周期是18.6年,所以每隔18.6年,就可以使月球上的望远镜观测到不同角度且相当大范围的宇宙区域。另外实务上,可以将望远镜置于阴暗的坑洞以便于红外线的探测,并将太阳能板置于能长时间接受照射的山顶上以获得旋转液态镜片的动力”。

鲍拉期待地说:“巨型望远镜让我们有机会回溯至宇宙形成五亿年后,约是第一代的星系形成之时,我们期望发现更多让我们意想不到的景象”。***
(http://www.dajiyuan.com)

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