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一个天眼能建85个ILMT？科学家说液体望远镜能建到月球上

科学家 月球 登月

【一个天眼能建85个ILMT？科学家说液体望远镜能建到月球上】

一个天眼能建85个ILMT？科学家说液体望远镜能建到月球上


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一个天眼能建85个ILMT？科学家说液体望远镜能建到月球上


这是世界上第一个专门为天文学建造的液体望远镜 。
从这张俯视图中可以看到 ， 国际液体镜望远镜（ILMT）与传统望远镜“长”得不太一样 。 这部望远镜采用了一个装有50升水银的旋转圆盘 。 而这张图所呈现的 ， 就是其水银镜面上附着一层聚脂薄膜的样子 。
为什么要做液体望远镜？为什么是水银？……当ILMT在位于喜马拉雅山脉2450米高的Devasthal天文台开始接收初光 ， 一些疑问也开始了 。

水银怎么“望远”？必须要强调一点 ， 并不是最早的水银面望远镜 。
在它之前 ， 世界上最大的液态金属望远镜 ， 是位于加拿大的大型天顶望远镜LZT 。 其建成于2003年 ， 口径足有6米 ， 空间分辨率达1.4角秒 。 只不过 ， LZT的科学目标 ， 是对大气钠层的动态特性进行长期高分辨观测 ， 其观测结果在国际自适应光学领域极具影响力 。
至于为什么选择水银？
ILMT的构想出现在20世纪90年代 。 但事实上 ， 早在1850年 ， 意大利天文学家欧内斯特·卡波西就建议 ， 将盛有水银的旋转圆盘作为望远镜的主镜 。 可惜 ， 当时的技术条件下 ， 想要令液态镜面实现平稳转动并不容易 ， 这直接使“成品”出现的时间推迟了一个多世纪 。 不过其基本概念没有变 ， 依然是以“水银旋转圆盘”为主镜 。
ILMT依靠一个快速旋转的4米（13英尺）反射镜 ， 反射镜上覆盖一层水银来捕捉宇宙光 。 理论上来讲 ， 只要我们能造出够大的抛物面 ， 就能令望远镜有相应的集光能力 。
通常情况下 ， 这样的抛物面是用巨大的镜坯磨制而成 ， 比如500米孔径球面射电望远镜——FAST 。 但镜坯制造、镜面抛光、反射面镀膜等一系列技术 ， 无论从复杂性还是从成本上来说 ， 都意味着巨大的消耗 。

液体镜面就不同了 。
科学家认为 ， 一个盘子里被装上能反光的水银后 ， 当盘子旋转起来 ， 受到重力和离心力的影响 ， 里面的水银会逐渐形成一个形状稳定的抛物面 。 这时候 ， 完全不需要再像传统望远镜一样去经历镜坯铸造等工序 。
据报道 ， ILMT价值200万美元（约1339万元RMB） 。 就在同一个天文台 ， 离它不远的另一台光学望远镜（DOT） ， 造价则为1800万美元 。
如果再找一些更耳熟而详的案例的话 ， 中国天眼FAST造价11.5亿元 ， 可以造出差不多85个ILMT了；而NASA的太空望远镜“韦伯”造价高达90亿美元 ， 相当于4500个ILMT 。
挺进月球与巡天望远镜相比 ， ILMT的优势在于能观察到同一片天空里稍纵即逝的变化 ， 因为它对天体亮度极为敏感 。
简单地说 ， 在这种优势下 ， ILMT一是可以通过叠加多个夜晚的曝光图像 ， 获得极其精细的微弱天体图像；二是通过对比前后不同夜晚的图像 ， 来揭示短暂出现的天体、遥远星系受黑洞影响的明暗变化等 。
从某种意义上来说 ， 这是对巡天望远镜的一个有力补充 ， 并不存在“替代”问题 。 最明显的一点是 ， 当前所建造的传统望远镜 ， 可以调整角度进行观测 。 但ILMT必须要保证镜面平稳 ， 只能是朝向头顶的方向进行观测 。 这也是此前LZT被称为“天顶望远镜”的原因 。
但ILMT的出现 ， 对人类来说 ， 还意味着另一重厚望：在月球上建造更大的液体望远镜 。

早在1991年 ， 加拿大学者埃尔曼诺?博拉就在《天体物理学杂志》上发表文章 ， 建议在月球上建造一座液体望远镜 。 他认为“不受地球大气干扰的望远镜可使人们更好地对宇宙早期进行研究” 。
而到了2020年 ， 美国得克萨斯大学奥斯汀分校的科学家提出了“终极大望远镜”概念 。 他们表示 ， 这将是一个“能够在时间边缘直接观测到那些难以捉摸的第一颗恒星的望远镜” ， 主镜由旋转液体构成 ， 表面镀银 。
对科学家们来说 ， 液体望远镜登月最大的问题就是 ， 要找到一种能够承受月球表面恶劣条件 ， 又能够有效工作的液体 。
水银被看好的理由是 ， 在地球上 ， 由于自转产生的科里奥利效应 ， 会使大于8米的镜中的水银运动发生扭曲 。 但月球自转较慢 ， 可以因此而形成更大的液体镜 。
不过 ， 水银的问题也不小 。 比如 ， 水银要如何运送到月球上？月球温差巨大 ， 水银白天蒸发、夜晚凝固怎么办？

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