液體鏡面望遠(yuǎn)鏡最大弱點(diǎn)

水銀反射式望遠(yuǎn)鏡的最大弱點(diǎn)是只能垂直觀測(cè)上方的一小塊天空，不能傾斜，否則水銀就會(huì)溢出，因此觀測(cè)的天空區(qū)域狹窄，就像"坐井觀天"。后來(lái)，天文學(xué)家又制造出了可以旋轉(zhuǎn)的水銀反射式望遠(yuǎn)鏡，這樣不僅能觀測(cè)正上方非常狹小的天空，而且在天體經(jīng)過(guò)水銀反射式望遠(yuǎn)鏡上方時(shí)望遠(yuǎn)鏡還可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)跟蹤天體半小時(shí)。對(duì)水銀反射式望遠(yuǎn)鏡而言，這是一個(gè)不小的進(jìn)展?，F(xiàn)在，天文學(xué)家甚至能通過(guò)改變水銀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)速度，改變水銀反射式望遠(yuǎn)鏡的焦距。

水銀反射式望遠(yuǎn)鏡的另外一個(gè)缺點(diǎn)就是會(huì)揮發(fā)出有毒的水銀蒸氣。在鏡面開(kāi)始形成時(shí)，水銀蒸氣量較大，操作人員應(yīng)戴上防護(hù)面罩。但幾小時(shí)后，在表面形成一層氧化膜，水銀的蒸發(fā)量就會(huì)大大減少。

水銀反射式望遠(yuǎn)鏡還有一個(gè)缺點(diǎn)是怕振動(dòng)和風(fēng)吹。由于水銀形成的是凹面，望遠(yuǎn)鏡微小的振動(dòng)都會(huì)影響其凹面的精度，因此，水銀反射式望遠(yuǎn)鏡需要安裝在混凝土底座上，并和周?chē)慕ㄖ锔綦x。

制作水銀反射式望遠(yuǎn)鏡特別簡(jiǎn)單，水銀反射式望遠(yuǎn)鏡的凹面用45秒的時(shí)間就可以成形。技術(shù)人員先把水銀注入一個(gè)拋物面形的盤(pán)子中，使其覆蓋盤(pán)子的大部分表面。然后旋轉(zhuǎn)盤(pán)子，使水銀在離心力的作用下散開(kāi)，形成一層1~2毫米厚的拋物面薄膜。

由于水銀有較大的表面張力，制作完成的水銀表面上有時(shí)會(huì)出一些小孔。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，可以重復(fù)操作一次。一般的操作人員經(jīng)過(guò)幾天的實(shí)際練習(xí)，都能"旋轉(zhuǎn)"出完全沒(méi)有小孔的光潔如鏡的水銀薄膜凹面鏡。

這種水銀反射式望遠(yuǎn)鏡的價(jià)格比玻璃反射式望遠(yuǎn)鏡便宜得多。

在月球沒(méi)有大氣，重力小，能排除人為干擾，月球是天文學(xué)家觀測(cè)宇宙的理想觀測(cè)地?？茖W(xué)家多年來(lái)夢(mèng)想在月球上建造一種液體鏡面望遠(yuǎn)鏡，用反射液體旋轉(zhuǎn)盤(pán)充當(dāng)主鏡。已有加拿大和美國(guó)科學(xué)家宣布在這一研究上取得重大突破，找到了能替代易在低溫下凝固的水銀，作為反射液體的材料。

加拿大拉瓦爾大學(xué)物理學(xué)家埃爾曼諾·博拉領(lǐng)導(dǎo)的加美兩國(guó)科研隊(duì)伍在出版的英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表報(bào)告，宣布在月球液體鏡面望遠(yuǎn)鏡研究上取得技術(shù)突破。

在月球上建立太空望遠(yuǎn)鏡是天文學(xué)家長(zhǎng)久以來(lái)的夢(mèng)想。在沒(méi)有大氣和人為干擾的環(huán)境下，望遠(yuǎn)鏡能更好捕捉到宇宙深處恒星的微弱光線。但是，望遠(yuǎn)鏡的磨光鏡片成本非常高昂，精確度要求很高。即使造成，還有如何把它搬運(yùn)到月球上的問(wèn)題。

為了使月球觀測(cè)成為事實(shí)，科學(xué)界很早開(kāi)始設(shè)想在月球上建造一種液體鏡面望遠(yuǎn)鏡，用反射液體旋轉(zhuǎn)盤(pán)充當(dāng)望遠(yuǎn)鏡主鏡，既能降低成本，又能避免運(yùn)輸途中的危險(xiǎn)。 他們找到一種能替代水銀的反射液體材料，與水銀相比，它們更不容易在低溫下凝固。研究人員把一種防水溶劑ECOENG212加到液體鉻里，然后把水銀鋪在液體鉻上，得出的液體鏡面質(zhì)量"極為出色"，而且液體鏡在持續(xù)數(shù)月的研究過(guò)程中始終保持穩(wěn)定。

缺憾之處在于，鏡面反射性能還沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，溶劑凝固點(diǎn)雖已降至零下98攝氏度，而月球溫度最低可能到零下130攝氏度。不過(guò)，科研人員認(rèn)為，ECOENG212只是眾多離子化合物中的一種，并不是唯一的溶劑選擇。因此，他們對(duì)找到替代水銀的最佳材料保持樂(lè)觀態(tài)度。

報(bào)告說(shuō):"至少還有100萬(wàn)種單一成分的離子性液體以及一萬(wàn)億種三重成分的離子性液體，因此我們還有很多選擇，足以找到最佳液體材料，盡量降低凝固點(diǎn)，提高穩(wěn)定性。"科學(xué)家說(shuō)，如果研制成功，月球液體鏡面望遠(yuǎn)鏡何時(shí)登月將部分取決于人類(lèi)何時(shí)重返月球。

報(bào)告說(shuō)，小型月球液體鏡面望遠(yuǎn)鏡能夠自動(dòng)完成安裝，像傘一樣展開(kāi)旋轉(zhuǎn)盤(pán)。然而大型月球液體鏡面望遠(yuǎn)鏡不僅需要大量資金投入，還需要人工安裝。

也有一些人質(zhì)疑這種月球望遠(yuǎn)鏡還存在其他局限，因?yàn)橐后w鏡面不能傾斜，因此只能從部分角度觀察天空。觀察者如果想追蹤天空中某一物體的蹤跡，用月球望遠(yuǎn)鏡恐怕很難做到。

目前最大的單鏡面反射望遠(yuǎn)鏡的口徑已達(dá) 8.2米，譬如日本天文臺(tái)在美國(guó)夏威夷建造的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡。如果制造更大的單塊鏡面，工藝上有很大困難，而且價(jià)格過(guò)于昂貴，因而近年來(lái)提出用多鏡面望遠(yuǎn)鏡來(lái)增大有效口徑。

典型是歐洲南方天文臺(tái)的甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)，其中VLT四臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的主鏡口徑均為8.2米，組合等效口徑為16米。

多鏡面望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)點(diǎn)是:合成的口徑大，鏡筒很短，因而望遠(yuǎn)鏡裝架堅(jiān)固，觀測(cè)室的尺寸不大，造價(jià)顯著降低。

1971年美國(guó)開(kāi)始研制第一架多鏡面望遠(yuǎn)鏡(MMT),安裝在霍普金斯山，1979年運(yùn)轉(zhuǎn)，主要用作天體的紅外輻射觀測(cè)。這架望遠(yuǎn)鏡由六個(gè)口徑各為 1.8米的卡塞格林望遠(yuǎn)鏡組成。六個(gè)望遠(yuǎn)鏡繞中心軸排成六角形，六束會(huì)聚光各經(jīng)一塊平面鏡射向一個(gè)六面光束合成器，后者把六束光聚在一個(gè)共同焦點(diǎn)上。組合后的口徑相當(dāng)于 4.5米。光軸上有76厘米卡塞格林望遠(yuǎn)鏡。它除用于導(dǎo)星外，主要用來(lái)發(fā)出檢測(cè)六個(gè)鏡筒的光學(xué)系統(tǒng)的激光。每個(gè)鏡筒內(nèi)的副鏡可受控而作微小的轉(zhuǎn)動(dòng)和伸縮，以校正被激光及其硅檢測(cè)器檢出的失調(diào)量。這種能隨時(shí)對(duì)光束進(jìn)行校正的光學(xué)技術(shù)稱(chēng)為"主動(dòng)光學(xué)"。六個(gè)鏡筒的星像既可以互相重合，也可以沿恒星攝譜儀狹縫排成一行以提高星光的利用率。VLT采用了更為先進(jìn)的光學(xué)干涉技術(shù)，組成它的4個(gè)8.2米單鏡既能單獨(dú)使用，又能組合起來(lái)，達(dá)到一個(gè)16米口鏡望遠(yuǎn)鏡的集光力和分辨力。

另一種多鏡面方案，則是把很多圓形或六角形的鏡面直接排列起來(lái)， 利用精度極高的定位系統(tǒng)使它們的鏡面處于一個(gè)共同的大拋物面上，每個(gè)鏡面成為拋物面主鏡的一部分。例如美國(guó)霍比-埃伯利望遠(yuǎn)鏡(Hobby-Eberly Telescope，HET)位于美國(guó)得克薩斯州的麥克唐納天文臺(tái)，口徑為9.2米，是一臺(tái)固定機(jī)架的球面望遠(yuǎn)鏡。HET主鏡由91塊八邊形的子鏡面拼接而成，等效口徑9.2米，焦距13.08米。每個(gè)子鏡面直徑1米，厚5厘米，用超低膨脹的微晶玻璃制成。位于美國(guó)夏威夷的莫納克亞山上的兩臺(tái)凱克望遠(yuǎn)鏡(口徑10米)也采用了這種技術(shù)。

正在建造和研制中的巨型麥哲倫望遠(yuǎn)鏡(GMT,口徑25米)和 歐洲極大望遠(yuǎn)鏡(E-ELT，口徑39米)也是采用了多鏡面主動(dòng)光學(xué)技術(shù)。