揭秘世界最大的液体镜面望远镜

　　据英国《新科学家》周刊网站近日报道，在印度境内的一座山脉上，坐落着一个直径4米的反射盆，其没有涟漪的表面映射出上方的一切。这个盆是一个独一无二的望远镜的一部分。国际液体镜面望远镜坐落在印度北部北阿肯德邦的一个天文台内，利用这个灌满水银这种闪亮金属的池子汇聚来自天空的光线。
　　与传统望远镜相比，这种望远镜有若干优势。最重要的是，制造成本要低得多。但是，尽管液体望远镜这种想法已经存在了几个世纪，但事实证明，制造一台切实可行的液体望远镜极其棘手。制造国际液体镜面望远镜花了10多年时间。今年，它首次睁开眼睛。它是同类中规模最大的，也是首台用于天文观测的液体镜面望远镜。
　　这台望远镜扫描夜空，希望能发现新现象也就是说，在不下雨时。但天文学家希望，此种设备的潜力有朝一日能远远高于地球上的山峰。有朝一日，它们甚至可能让我们在月球上建造一台超大型望远镜，得以一窥宇宙中最古老的那些恒星。
　　液体望远镜的基本概念极其简单。就像你的晨间咖啡，如果你搅拌一种液体，其表面会形成一个类似于盘子的形状，而这对聚焦光线来说是完美的。加拿大不列颠哥伦比亚大学的保罗希克森是国际液体镜面望远镜项目的主要科学家之一。他说：我们的想法是，如果能找到一种反射液体，并用非常精确的控制系统旋转它，它就能将来自上方的光聚焦到探测器上，我们就可以把它用作望远镜。
　　这种望远镜的造价比固体镜面望远镜便宜得多。常规望远镜利用玻璃镜面反射来自恒星和其他天体的光。镜面不能有丝毫凹凸。
　　大型望远镜要实现此种精度几乎是不可能的。一种变通方法是制造若干较小镜面，然后排列成一个大镜面。但即便如此，这也是一件成本高昂的复杂事情。这些镜面占了很大一部分成本，可能使大型望远镜不具备经济可行性。另一方面，液体镜面的成本只相当于玻璃镜面的一小部分（一些人估计是1），使之成为大型望远镜的理想材料。这台直径4米的国际液体镜面望远镜耗资约200万美元，而它旁边的3。6米光学望远镜耗资1700万美元。
　　尽管如此，如果我们不能造出一台有效的液体镜面望远镜，那么，节约成本也就无关紧要了。1996年提出了建造国际液体镜面望远镜的构想，预计2009年投入使用。但该项目数次延期。用足够多即50升水银填满盘子是一个挑战。随后，建造保护穹顶的工作被推迟到2016年底。次年，两台起重机和一辆卡车慢慢爬上山，安装了这个直径4米的盘子和其他设备。然后，冠状病毒大流行，让国际液体镜面望远镜又延期一年左右。比利时列日大学天文学家、发起国际液体镜面望远镜项目的让叙尔德热说：坚定的决心让这个项目得以延续。在他眼里，这是值得的，因为其成本效益高、而且有机会以一种独特的方式研究天空。
　　与能够指向不同地方的常规天文望远镜不同，液体镜面望远镜只能直视头顶上的那片天空天文学家称之为天顶。由于无法瞄准特定物体，这一特点最初被认为是一个严重缺陷。然而，如今，只观察一个地方可能是一种额外好处。希克森说：通过一次又一次观测同一片天空，能得到这种延时照片。这是一种探测转瞬即逝的天体的好方法，比如超新星和小行星。
　　有用的是，对望远镜而言，天顶处的图像质量也是最好的。叙尔德热说：天顶是（入射）光线穿过最薄的地球大气层的地方，意味着透明度是最好的。国际液体镜面望远镜的另一个优势是其位置，就在印度最大的光学望远镜旁边。如果天文学家通过国际液体镜面望远镜发现了某种有趣的东西，他们就能利用另一台仪器跟进。
　　尽管制造成本比玻璃镜面望远镜低得多，但液体镜面望远镜也有其棘手要求。在国际液体镜面望远镜中，镜面盘漂浮在大约10微米厚比人类头发薄得多的空气层上。国际液体镜面望远镜中的水银层厚约3毫米，镜面每8秒旋转一次。为了准备好装水银的盘子表面，使之呈现所需的抛物面形状，科学家们不得不混合了数桶化学树脂，爬上一个旋转圆盘上方的横梁，然后在这些液体硬化前将其倒到这个旋转着的表面上，使其呈现预期形状。让这个直径4米的盘子到达海拔2450米的天文台也是一次艰巨的远征。在某个地方，甚至需要拆掉一堵墙，以拓宽道路。
　　迄今为止观测的对象包括银河系中的一个密集恒星场和后发座中的NGC4274星系。这些都是已知天体。人们希望，国际液体镜面望远镜能找到某种全新的东西。希克森说：近年来的许多发现都有点出人意料。不知道接下来会出现什么情况。
　　对得克萨斯大学奥斯汀校区的天体物理学家安娜绍尔来说，终极梦想是在月球表面建造一个巨型液体望远镜，以一窥宇宙中的第一批恒星。（编译裘芳）