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  未来10年,将至少有4个超级太空望远镜陆续在夏威夷和智利的山顶上建成。相较于哈勃这样在太空“服役”的望远镜而言,这些将在地球上发挥作用的超级望远镜,有着更深厚的历史底蕴、更加低廉的造价以及更加灵活的应用。号称世界最大的TMT超级太空望远镜的总设计师加里·桑德斯告诉《周末画报》:“我们将有望通过超级望远镜发现外星生命!”

  一场“太空战”已经悄然打响。不过不是在太空中,而是在陆地上。新一代的超级太空望远镜,将陆续在未来10年内面世。为了更好地研究宇宙的奥秘,各国的天文学家们正在分秒必争地争夺着新的“制空权”。

  争夺桑德斯先生

  “超级望远镜之战”应该从去年4月份发生的一件事说起。

  由加州理工学院和麻省理工学院合办的太空实验室LIGO(激光干涉引力波观测站),从1990年代开始,就一直在默默研究宇宙黑洞和“引力波”。但在去年4月,它却爆出了一条大新闻:在这里工作了将近20年的创始人之一、副主席加里·桑德斯,忽然在4月宣布离职。一时间,震惊了科技界。

  那么,为什么德高望重的桑德斯教授,尚在研究“引力波”方兴未艾之时,忽然宣布离去?他究竟要去哪里?

  一年过后,桑德斯教授的去向终于“水落石出”。他以高调的姿态,出现在“TMT超级太空望远镜”计划的项目负责人、总设计师的位置上。一切谜团都解开了。

  “TMT超级太空望远镜”由美国加州大学、加州理工学院和加拿大大学天文学研究协会联合建造,从2004年开始筹备,计划于2018年建造完成。这个30米口径望远镜,在建成后,将成为世界最大光学望远镜之一。

  加里·桑德斯的“跳槽”,意味着一个“超级太空望远镜”竞争时代的来临。野心勃勃的“TMT”计划,将桑德斯的加盟,作为他们未来10年发展的第一步。

  “加盟新一代超级望远镜的工作机会让我无法拒绝。”桑德斯告诉《周末画报》记者,“我在LIGO学到了很多,如果能在TMT发挥我多年来积累的经验,我感到很荣幸。”

  TMT的魔力

  那么,TMT为何如此吸引桑德斯?它究竟有什么魔力?

  TMT是Thirty Meter Telescope(三十米太空望远镜)的缩写。它的名字就已经直观地表达了这个望远镜的“威力”。

  用一个简单的比较就足以证明TMT的强大—比目前地球上最大的凯克望远镜,直径大3倍;比目前世界上的任何一个太空望远镜,都要高出10倍的观测能力;比目前在太空“服役”的哈勃望远镜,精确度高12倍!TMT的主镜面直径达到30米,将由738块直径为1.2米的六边形镜片拼合而成。它的光学感应系统,能够随机调整镜面状态。

  凭借TMT强大的观测能力,天文学家们将能够对宇宙中诞生的首批恒星所发出的光线进行分析,追踪星系形成和演化的过程,同时还能直接观测那些围绕其他恒星旋转的行星,甚至是预警那些即将和地球相撞的小行星……也就是说,TMT将有可能帮助人类解开宇宙的起源之谜。

  TMT的选址,最终确定在了夏威夷岛上的死火山莫纳克亚山。加州理工学院和加州大学的天文学专家在考察了很多适合的地点后,筛选剩下了两个地址—智利的塞洛亚马逊山和夏威夷莫纳克亚山。最终,莫纳克亚山因为海拔更高,空气更干燥而被确定下来。另外一个原因是,莫纳克亚山山顶的气候稳定,气温波动较小,一年当中有超过300天可以看到晴朗的天空,而且这里位于太平洋中部,没有工业,空气污染相对较少,也没有大量的城市灯光干扰。

  建造一个巨型望远镜是一件极其困难的事情,因为一个直径达30米的镜子,在重力的影响下会扭曲折弯,大大影响望远镜的效果。不过,这个问题已经得到初步解决。桑德斯认为,目前最好的方法是,将这个30米直径的巨大镜子分成492个小六角,这样能够解决这个“重力学”问题。

  虽然TMT已经预定将在2018年建造完毕,但这个时间并没有最终确定。而桑德斯和他的团队明白,他们将有许多潜在的竞争对手,他们必须分秒必争。 “成为第一个吃螃蟹的人,这是相当重要的。”桑德斯说,“因为当一扇窗户打开的时候,第一个从窗户看出去的人,能看到最令人兴奋的奇妙世界……”

  “超级望远镜”之战

  目前,已知的筹建中的直径超过20米的“超级望远镜”,除TMT之外,还有3个。

  在欧洲国家筹划的几个超级望远镜计划中,最大的一个莫过于E-ELT(European Extremely Large Telescope,欧洲特大天文望远镜)。就像它的名字一样,这个望远镜的直径将会达到史无前例的42米,由1000多个六边形小镜片拼合而成。

  建造完毕之后,它能够收集的光线将会超过目前最大的光学望远镜“凯克”15倍之多!这个同样预期在208年建成的望远镜,或许还能帮助人们找到外太空类似地球的行星—因为根据预测,这个望远镜将不仅能够清楚地看到外太空星球的存在,甚至还能观测到该星球上是否有水和大陆!

  除了这个E-ELT,LSST(Large Synoptic Survey Telescope,大口径全景巡天望远镜)也将在2015年率先粉墨登场,目前正在智利紧张建造中。据称,Google也成为了投资方。一旦LSST投入使用,将会在Google地图上公开部分外太空图。

  另外,卡内基天文台和亚利桑那大学组成的团队准备耗资7亿美元,在智利的拉斯康帕纳斯建造25米口径的大麦哲伦望远镜(GMT),预计也将在2018年完成……

  这一波超级望远镜的竞赛,显然有其深刻的背景和意义所在。相较于哈勃这样的太空望远镜而言,在地球上发挥作用的超级望远镜,有着更深厚的历史底蕴、更加低廉的造价以及更加灵活的应用。

  这三个优势,是NASA正在开发的新一代太空望远镜—“詹姆斯·韦伯”所无法比拟的。“詹姆斯·韦伯”拥有6.5米的直径,虽然其优势是傲居外太空,但造价居然达到了令人咋舌的70亿美元,是25米口径的大麦哲伦望远镜的整整10倍!另外,一旦地球望远镜在设计和建造过程中出现误差,设计师可以随时调整,但一旦“韦伯”进入外太空,其维护成本更是让人望洋兴叹了。

  中国也是TMT计划的一部分

  Q=《周末画报》 A=加里·桑德斯

  Q:您去年从LIGO来到了TMT项目。究竟是怎样的吸引力让您选择了后者?

  A:我长期以来一直从事高能物理和引力波物理研究,TMT对我来说是一个实现梦想的机会。我可以告诉你,这将是这个世纪最伟大,最有力量的一个发现。现在人们可能还没有意识到这一点,但我们正在进行的是一次革命性的事件。未来10年,通过我们的望远镜,大家将探索到太阳系以外,乃至银河系以外的奥秘。可以肯定,我们将对外星生命迹象有更加深入的观察。

  Q:我们知道,TMT已经在建设过程中,您能否透露一下进展?跟目前地球上最大的凯克望远镜进行一下比较,TMT有何优势?

  A:我们已经开始在夏威夷的莫纳克亚山建造这座超级望远镜。预计这座天文台的总高为56米。值得一提的是,我们使用的将是最新一代的适应性光学仪器。由于地球的大气层会影响光线的传播,大气又是在不停地变动,对光线的影响也是会变化的。所以,这种适应性光学仪器可以补偿因受大气影响而产生扭曲的光线,从而提高望远镜的分辨率和敏感度。如此大的适应性光学仪器,与目前的凯克望远镜相比,直径是它的3倍,而收集的光线比它多9倍!

  Q:TMT已经有了几个很强有力的竞争对手。对于这些竞争对手,您有何评价?

  A:我们非常期待TMT有令人激动的发现,这就是我们如此有动力的原因。我认为,我们的TMT项目的设计是最好的。它受到了各个国家的青睐,据我所知,中国对我们的项目也非常感兴趣,并且已经开始谈合作。有一点我要说明的是,目前这些望远镜项目之间的竞争是友好的和互相尊敬的。全世界伟大的天文学家和科研机构都将目光投入到这个领域中来。毕竟一年之中只有365个夜晚,科学问题却是无穷无尽的。我们的时间有限,但我对未来的发现依然非常乐观。

  Q:能否说一下中国是如何跟你们合作的?

  A:据我所知,一个由陈建生院士领导的中国代表团参加了2009年TMT的董事会议,中国也已经以观察员的身份正式加入了TMT项目。其它国家,比如日本和印度,也在考虑加入这一项目。中国是一个天文学历史悠久的国家,我很期待与他们的合作。

  Q:能否设想一下,10年后,我们通过TMT能够看到怎样的“令人兴奋的奇妙世界”?

  A:TMT未来的最大作用将会是多方面的,比如遥远星系科学、恒星是怎么形成的、太阳系以外的行星以及组成宇宙的基本物理形式等等。有一些甚至是目前人类还没有想到的。另外,太阳系外生命迹象的有力证据的发现,也就是外星生命,我也最为看好。还有一点我必须提到,宇宙中所有的恒星和行星的运动皆是由“暗能量”与万有引力来推动的。对于如何通过TMT更好地理解“暗物质”和“暗能量”,我也很有信心。(来源:周末画报)

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