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巨型麦哲伦望远镜

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巨型麥哲倫望遠鏡
Giant Magellan Telescope - artist's concept.jpg
藝術家筆下的巨型麥哲倫望遠鏡
基本資料
組織GMT集團
位置智利,拉斯坎帕納斯天文台
坐标29°01.7′S 70°41.15′W / 29.0283°S 70.68583°W / -29.0283; -70.68583坐标29°01.7′S 70°41.15′W / 29.0283°S 70.68583°W / -29.0283; -70.68583
高度2,516公尺[1][2]
波長320–25000 奈米[3]
建築Under construction
望遠鏡型式格里式
口徑25.448公尺[4] (~80 ft.)
角解析度0.21–0.3″ at 500 nm[3]
集光面積368 m²[4]
焦長18.000 m (M1)
202.745 m (M1+M2)[4]
架台經緯儀
http://www.gmto.org/
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巨型麥哲倫望遠鏡Giant Magellan Telescope,GMT)是正在建造中,預計在2025年完工啟用的地基極大望遠鏡[5],它包含7個直徑8.4米(27.6英尺)的主鏡[6],將觀察可見光和近紅外線(320–25000 nm[3]),具有24.5米(80.4英尺)主鏡的解析能力,和相當於22.0米(72.2英尺)口徑的集光區域[7],這大約是368平方米(8.365米口徑的7倍)[4]。預期這架望遠鏡的解析度將是哈伯太空望遠鏡的10倍,並且在其開光使用時會是世界上最大的光學天台。在2015年12月,已經完成4面鏡子,而且山頂設施的建造工作也已經開始[8][9]

計畫共使用7面鏡子,但開始運作時只會先使用其中的4面[10][11] 這個價值10億美元的專案由美國主導,與澳大利亞、巴西和韓國合作,智利為地主國。

設置的場地[编辑]

望遠鏡的安裝地點是拉斯坎帕納斯天文台[12],也是麥哲倫望遠鏡的所在地;位於智利拉塞雷納北北東約115 km(71 mi)和科皮亞波南方 180 km(112 mi),高度為2,516米(8,255英尺)[1][2]。這個地點因為在一年中的大部分時間,以其出色的視寧度和晴朗的天氣,已被選為新儀器的設置地點[13]。此外,由於遠離人口聚集的中心和其它有利的地理條件:在亞他加馬沙漠周圍大部分的地區,不僅沒有空氣汙染,而且夜空受到光汙染的影響也很小,使這一地區成為地球上長期天文觀測的最佳地點之一。主要地點的準備工作始於2012年3月23日,將山頂剷平的首次爆破。在2015年11月,於奠基儀式之後,現場開始施工[8][9]

鏡片[编辑]

巨型麥哲倫望遠鏡和其他著名光學望遠鏡主鏡面積比較,點選影像可看大圖。

望遠鏡將使用世界上最大的7個反射鏡組合做為主反射鏡,每個反射鏡的直徑都是8.417米(27.61英尺)。這種組合將在中心安放一面鏡子,然後其它6面對稱地排列在它的周圍。面臨的挑戰是外圍的6面鏡子雖然彼此相同,但將是離軸的,不會獨立的徑向對稱,因此需要修改通常的拋光和測試程式[14]

這些鏡子是由亞利桑那大學斯圖爾德天文台理查 F 卡里斯鏡像實驗室建造的[15]。第一面鏡子於2005年11月3日在旋轉爐英语rotating furnace中鑄造完成,但在6年半之後,第二面鏡子在2012年1月14日鑄造時,還在進行研磨和拋光[16][17]。 第三面鏡子在2013年8月鑄造[10][18],第四面鏡子在2015年9月鑄造[19]

每一面鏡子的鑄造需要使用20噸從日本大原公司英语Ohara Corporation進口的的E6硼矽酸鹽玻璃英语borosilicate glass,並且耗費12-13星期的時間[20]。 鑄造完成後,它們還需要大約6個月的時間來冷卻[10]

第一面鏡子的拋光工作在2012年11月完成[21]。 由於這是一個離軸的元件,因此必須開發各種新的光學測試和實驗室的基礎設施來拋光鏡面。

由於每1-2年就需要重新蒸鍍鏡面,而每個鏡子都需要花1-2星期來蒸鍍,所以企圖鑄造7個相同的離軸鏡子,以便有一個備用的鏡子可以替換[22]。 雖然完整的望遠鏡有7面鏡子,但計畫在開始運作時只使用4面鏡子[10]

主鏡陣列整體的焦比(焦距除以直徑)是f/0.71,但每個鏡子只是整體直徑的三分之一,因此單一鏡子的焦比是f/2.14[18]。 完整的望遠鏡系統是格里望遠鏡,整體的焦比是f/8。像現代所有的大型望遠鏡一樣,它也將配置調適光學[23]

由於有非常大的口徑和調適光學,科學家們期望有非常高品質的影像。影像的解析度應該能超越哈伯太空望遠鏡 [5]

比較[编辑]

巨型麥哲倫望遠鏡是一種新型的望遠鏡,各項設計都比以前的望遠鏡大得多,歸類為超大望遠鏡[24]。計畫中的其它超大望遠鏡包括歐洲極大望遠鏡30米望遠鏡 [25]

名稱 口徑
直徑(m)
集光
面積(m²)
開光
歐洲極大望遠鏡(ELT) 39.3 978 2025
30米望遠鏡(TMT) 30 655 2027[26]
巨型麥哲倫望遠鏡(GMT) 24.5 368 2024[27]
南非大望遠鏡(SALT) 11.1 × 9.8 79 2005
凱克望遠鏡 10.0 76 1990, 1996
加那利大型望遠鏡(GTC) 10.4 74 2007
甚大望遠鏡(VLT) 8.2   1998-2000
Notes: future dates for first-light are provisional and are likely to change.

組織[编辑]

這個專案由美國主導,與澳大利亞、巴西和韓國合作,智利為地主國[8]。下列組織是研製望遠鏡的聯合會成員[28]

位於帕薩迪納的卡內基天文台辦公室在其停車場繪製了 GMT 主鏡陣列的輪廓。在衛星影像中很容易看到它:34.15591N,118.13345W(巨型麥哲倫望遠鏡輪廓圖)。在2018年1月,科進集團獲得管理巨型麥哲倫望遠鏡建設的合約[29]

鏡片狀態[编辑]

總共有8片主鏡:一片中央主鏡片,6片離軸鏡片[30],和一片備用的離軸鏡片[31],當鏡片被清洗和重新蒸鍍時,這些鏡片將會輪流來使用。這些反射鏡是使用下面有蜂窩結構硼矽酸鹽玻璃英语Borosilicate glass製成[30];還為這架望遠鏡設計了調適光學的二次鏡[30]。望遠鏡開始觀測時只會使用4片鏡子:中央和周圍的3個離軸鏡片[11]

  • 鏡片1:2005年10月鑄造[20],2012年8月完成拋光,表面精確度達到19奈米,rms[21]
  • 鏡片2:2012年1月鑄造[20]
  • 鏡片3:2013年8月鑄造[10][20]
  • 鏡片4:2015年9月鑄造[19]。這是中央鏡片[11]
  • 鏡片5:2017年11月鑄造[32]
  • 鏡片6:在初期施工階段。
  • 鏡片7:計劃中。
  • 鏡片8:尚無計劃。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 José Terán U.; Daniel H. Neff; Matt Johns. SPIE 6267: Symposium on Astronomical Telescopes and Instrumentation. Orlando, FL: SPIE: 2. 2006-05-29 [2008-03-31]. (原始内容存档于2015-11-22).  |contribution=被忽略 (帮助)
  2. ^ 2.0 2.1 Joanna Thomas-Osip, The Seeing and Turbulence Profile at Las Campanas Observatory: GMT Site Testing Progress Report (PDF), Syposium on Seeing, Kona, HI: AAS: 3, 2007-03-20 [2008-03-31], (原始内容存档于2020-10-13) 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Giant Magellan Telescope Science Requirements (PDF). GMT Consortium: 11. [2008-03-31]. (原始内容存档 (PDF)于2018-10-26).  引用错误:带有name属性“requirements”的<ref>标签用不同内容定义了多次
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Chapter 6: Optics (PDF). GMT Conceptual Design Report. GMT Consortium. : 6-3 [2008-04-02]. (原始内容存档于2012-03-28). 
  5. ^ 5.0 5.1 Amos, Jonathan. Magellan super-scope gets green light for construction. BBC News. 3 June 2015 [2015-06-04]. (原始内容存档于2020-11-08). 
  6. ^ Giant Magellan Telescope Partner Institutions. GMT Consortium. [2007-04-03]. (原始内容存档于2007-02-11). 
  7. ^ Maggie McKee. Giant telescope in race to become world's largest. New Scientist. 2007-10-04 [2007-10-07]. (原始内容存档于2015-05-03). 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Amos, Jonathan. Giant Magellan Telescope: Super-scope project breaks ground. BBC News. 12 November 2015 [2015-11-15]. (原始内容存档于2020-11-28). 
  9. ^ 9.0 9.1 The Giant Magellan Telescope Organization Breaks Ground in Chile. [2019-03-19]. (原始内容存档于2018-08-05). 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 Harvard Magazine - Giant Magellan Milestone (2013). [2019-03-19]. (原始内容存档于2020-10-21). 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Hutchins, Shana K. Giant Magellan Telescope to Cast Milestone Fourth Mirror. Texas A&M Today. September 18, 2015 [2015-12-17]. (原始内容存档于2017-10-04). There is special significance to the fourth mirror. It will be the central unit. Without it, the other mirrors would be much more difficult to bring together to function as a single telescope. Also, our baseline plan starts the operations of the GMT with just these four mirrors, which will all have been cast once this one is complete. 
  12. ^ Giant Magellan telescope site selected. Carnegie Institution. [2007-10-05]. (原始内容存档于2012-03-23). 
  13. ^ Robinson, Travis. Eye on the sky. The Battalion. 2007-04-03 [2007-04-03]. (原始内容存档于2007-09-29). 
  14. ^ What is Optical Metrology?, GMTO, [2012-04-08], (原始内容存档于2012-03-28) 
  15. ^ 存档副本. [2021-09-24]. (原始内容存档于2021-03-13). 
  16. ^ Ketelsen, Dean, GMT polishing at Mirror Lab open house 14 Jan, 2012, 2012-01-15 [2012-04-08], (原始内容存档于2016-06-10), While guests toured the facilities, the Lab staff ran both of our polishing machines on current projects, including this view of final polishing on the first GMT segment. 
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  23. ^ Chapter 2: Overview (PDF), GMT Conceptual Design Report, p. 2-4 § 2.5.1, 2006 [2012-03-25], (原始内容存档于2012-03-28), GMT is designed from the outset around adaptive optics (AO) with the goal of producing diffraction limited images at 1 μm and longer wavelengths. 
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  25. ^ About TMT -- Thirty Meter Telescope. [2011-06-15]. (原始内容存档于2011-08-08). 
  26. ^ TMT Timeline页面存档备份,存于互联网档案馆), accessed February 11, 2018
  27. ^ 存档副本. [2019-03-20]. (原始内容存档于2014-12-10). 
  28. ^ Founders | Giant Magellan Telescope. GMTO Corporation. [2018-02-11]. (原始内容存档于2021-03-05). 
  29. ^ Giant Magellan Telescope Organization names WSP as Construction Manager. www.gmto.org. January 11, 2018 [2018-01-25]. (原始内容存档于2019-12-02) (美国英语). 
  30. ^ 30.0 30.1 30.2 Giant Magellan Telescope - Overview (PDF). [2019-03-20]. (原始内容存档 (PDF)于2017-01-10). 
  31. ^ Martina, H. M.; Burgea, J. H.; Davisa, J. M.; Kimb, D. W.; Kingsleya, J. S.; Lawa, K.; Loeffa, A.; Lutza, R. D.; Merrilla, C.; Strittmattera, P. A.; Tuella, M. T.; Weinbergera, S. N.; Westa, S. C. Navarro, Ramón; Burge, James H. , 编. Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation II. SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation. Proc. SPIE 9912 (Edinburgh). 22 July 2016: 99120V. doi:10.1117/12.2234491. (原始内容存档 (PDF)于2016-12-20) 使用|archiveurl=需要含有|url= (帮助).  参数|journal=与模板{{cite conference}}不匹配(建议改用{{cite journal}}|book-title=) (帮助); |contribution=被忽略 (帮助);
  32. ^ GMT Casts Fifth Mirror. GMT Newsletter, December 2017. [2019-03-20]. (原始内容存档于2021-03-06). 

外部連結[编辑]