不可思议的工程奇迹：巨型麦哲伦望远镜的第六

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据外媒报道，巨型麦哲伦望远镜（GMT）的第六块子镜已经铸成。 这面8.4米长的镜子加入了此前为 巨型麦哲伦望远镜铸造的5块世界最大的镜子，这是世界上最大和最令人期待的超大型望远镜之一。

巨型麦哲伦望远镜宣布制造出世界上最大的七块单面镜中的第六块。这些镜子将使天文学家能够看到比以往任何其他光学望远镜更远的宇宙细节。第六面8.4米(27.5英尺)的镜子--站在边缘时约有两层楼高--正在亚利桑那大学的理查德-F-卡里斯镜子实验室制造，将耗时近四年完成。镜子的铸造被认为是现代工程的一个奇迹，通常会有一个大型的亲身活动来庆祝，与会者来自世界各地。由于新冠大流行，为了保护实验室10人铸镜团队的健康，第六面镜子的工作开始闭门进行。

“望远镜最重要的部分是它的集光镜，”巨型麦哲伦望远镜项目经理詹姆斯-范森说。“镜面越大，我们能看到的宇宙越深，能观察到的细节也越多。巨型麦哲伦望远镜独特的主镜设计由七面世界上最大的镜子组成。铸造第六块镜子是完成的重要一步。一旦投入使用，巨型麦哲伦望远镜产生的图像将比哈勃太空望远镜清晰十倍。这些镜面的发现将改变我们对宇宙的认识。”

亚利桑那州的理查德-F-卡里斯镜子实验室铸造巨镜的过程包括将近20吨(磅)高纯度、低膨胀的硼硅酸盐玻璃(称为E6玻璃)熔化到世界上唯一一个专门用于铸造望远镜巨镜的旋转炉中。在熔化过程的高峰期，熔炉以每分钟五圈的速度旋转，将玻璃加热到1165摄氏度（2129华氏度），持续约五个小时，直到玻璃液化到模具中。这个峰值温度事件被称为 "高火"，将在2021年3月6日发生。然后，镜子进入一个月的退火过程，在此过程中，玻璃被冷却，同时炉子以较慢的速度旋转，以消除内应力并使玻璃变硬。再经过1.5个月的时间冷却到室温。这种 "旋铸 "过程使镜面具有特殊的抛物线形状。冷却后，镜面将经过两年的抛光处理，才能达到光学表面精度小于人类头发宽度的千分之一，或是单个新冠病毒颗粒的1/5。

“我对镜像实验室的运作如何适应大流行感到非常自豪，使我们才华横溢、兢兢业业的理查德-F-卡里斯镜子实验室成员能够安全地继续为巨型麦哲伦望远镜生产镜像，”亚利桑那大学Steward天文台台长兼天文系主任Buell Jannuzi说。

随着前两块巨镜的完成并存放在亚利桑那州图森市，第六块镜子与另外三块镜子实验室处于不同的制作阶段。第三块镜子的前表面抛光已经达到了70纳米的精度，距离完成还有不到一年的时间。第四块镜子已经完成了后表面抛光，正在连接负载扩散器，以便在操作过程中对镜子进行操纵。第五块镜子已于2017年11月铸造完成，第七块镜子预计将于2023年铸造完成。此外，还计划制作第八块备用镜，当另一块镜子需要维修时，可以将其换入。

未来这些巨型镜面将被运送到海拔2500多米（8200英尺）的智利阿塔卡马沙漠的拉斯坎帕纳斯天文台的巨型麦哲伦望远镜未来的家。该站点以成为地球上最好的天文观测点之一而闻名，其晴朗的天空、低度的光污染和稳定的气流能产生异常清晰的图像。

此外，该站点的南半球位置使极大型的望远镜可以进入银河系的中心，而银河系的中心有许多值得关注的原因，包括它是最近的超大质量黑洞的所在地，以及许多附近最有趣的星系。南半球也是一些以其他波长工作的最强大的天文台的所在地，使其成为协同科学观测的理想地点。

一旦巨型麦哲伦望远镜全面投入使用，它的7个镜阵将拥有368平方米（3,961平方英尺）的总集光面积--足以在近160公里（100英里）外看到刻在硬币上的火炬。这样的观看能力是著名的哈勃太空望远镜的10倍，是备受期待的詹姆斯-韦伯太空望远镜的4倍，后者预计将于2021年底发射。

镜面也是光学设计的关键部分，它使巨型麦哲伦望远镜拥有30米级超大型望远镜（ELT）中最宽的视场。独特的光学设计将使巨型麦哲伦望远镜在利用镜面收集到的每一个光子时，成为光学效率最高的ELT--只需要两次反射就可以将光引导到宽视场仪器上，只需要三次反射就可以为使用小视场和最高空间分辨率的仪器提供光。

“这种前所未有的集光能力、效率和图像分辨率的结合，将使我们能够在天文学的所有领域都有新的发现，特别是需要最高空间和光谱分辨率的领域，比如寻找其他地球。”巨型麦哲伦望远镜首席科学家丽贝卡-伯恩斯坦说。"我们将拥有以高分辨率研究行星的独特能力，这是了解一颗行星是否像我们的地球一样有岩石组成，是否含有液态水，以及它的大气层是否含有正确的分子组合来信号生命的存在的关键。"

文章来源：《中国表面工程》 网址: http://www.zgbmgc.cn/zonghexinwen/2021/0307/497.html