现代的“千里眼”

第四节　现代的“千里眼”

在中国古代神话里，有一个名为“千里眼”的人，他的神奇之处在于双目能看清千里以外的东西，而这一神话中的“千里眼”和天文学家们巨大的望远镜相比，只能算作高度近视了。

天文学不断扩大的研究范围对望远镜提出了越来越高的要求。帕落玛山天文台那台5米口径的望远镜在新的要求下已开始显得力不从心了。于是天文学家们开始建造更新、更大的望远镜。

大家知道，主反射镜是天文望远镜最主要的部分。主反射镜越大，它自身也就越重，当安装不恰当时，主反射镜很可能由于自身重量而导致塌陷，而任何微小的变形对望远镜来说都是无法容忍的。这一原因成了扩大望远镜口径的最大障碍。

自动控制和计算机技术的飞速发展使这一问题正被逐步消除。欧洲南方天文台的科学家们发明了一种“主动”控制技术，用计算机对主镜进行调节，使之保持正确的形状。1986—1987年，他们进行了一项试验，用计算机控制的支持系统支撑一个直径1米，厚仅为19毫米的镜片，取得了成功，基于这一技术，欧洲南方天文台于90年代在智利安装了一台直径3.6米的新技术望远镜（NTT），它的主镜厚仅24厘米。这台望远镜精度非常高，可将恒星80%的光汇聚到大小仅0.096弧秒的范围内。它还安装了一套自动光学校正系统，计算机可以察觉出光路的错误，计算出改正量并将其加到正确光路上。新技术望远镜120吨的地平装置和250吨的观测圆顶一同绕着一个直径7米的巨大轴承转动。为了保证观测的稳定性，整个观测室被冷却，空调器也不断地调节温度以使之适应观测。这台望远镜安装在智利拉西利拉山上，距欧洲万里之遥，但天文学家们并不需要到智利进行观测。通过卫星线路，他们在欧洲就可对这台万里之遥的望远镜进行遥控，所拍摄到的天体图像仅需10秒钟就能传到欧洲。

美国加州大学天文台，位于夏威夷莫纳克亚岛上，这里海拔4000多米，远离喧闹的城市。就在凯亚山上，坐落有许多发着柔和白光的圆顶，那就是令人神往的望远镜。这其中有一台世界上最大的望远镜，直径达10米。这架望远镜被命名为凯克望远镜，造价近亿美元，由一位美国富孀资助，并以她丈夫的名字命名。这架巨大无比的望远镜，其镜坯采用了亚利桑那大学开发的一种旋转浇注法制造，材料是微晶玻璃。镜面加工精度非常高，达0.01个微米。这架望远镜的观测圆顶有11层楼那么高。它的功率之强大，以至于能捕捉到月球上像一根点燃的蜡烛那么微弱的光。

除了建造越来越大的望远镜之外，科学家们还开发了一种多镜头组合的望远镜。这种望远镜的设计思想是，用许多面直径不太大的镜头，通过光学组合而得到相当于一架大口径的望远镜。这一技术目前已开始被广泛采用。美国计划于夏威夷莫纳克岛上建造一座组合望远镜，其功率相当于一台口径15米的单镜头望远镜。日本也有类似计划。在这一类望远镜中，最大、最先进的当属欧洲南方天文台的望远镜了。这项计划于1987年通过决议实施，计划于1998年建成，耗资达2.5亿美元。这组安放于智利拉西利拉山天文台的望远镜，由4台直径8米的望远镜组成。这4台望远镜既可单独使用，也能组合使用。当它们组合使用时，相当于一台口径16米的望远镜。4台望远镜通过精密的控制机构以确保它们指向空中同一方向。四路观测资料输入中央计算机进行处理，从而得到高质量的图像。这组望远镜建成后，其观测能力在某些方面将超过耗资20亿美元的哈勃空间望远镜。

除了建造更大的望远镜外，天文学家们还尽力试图寻找别的途径来提高天文观测的灵敏度。

自适应光学技术、能动光学技术和干涉量度技术为天文学的革命带来了革命性的突破。

自适应光学技术是美国国防部为卫星侦察和“星球大战”计划而开发的技术。在1991年以前，这项技术一直作为军事机密。在解除保密之后，自适应光学技术立即被天文学家们应用到天文观测中来。这项技术能自动检测出镜片反射时产生的失真，并通过计算机控制的马达驱动一个高速旋转的可变形的镜片对失真进行校正。这项技术有效地去除了大气湍流对天文观测的影响，使地面上望远镜的成像质量可与空间望远镜相媲美。

能动光学技术是通过计算机控制的支撑系统来保持镜面形状，使光线尽量汇聚为一点。

这两项技术已被欧洲南方天文台的3.6米先进技术望远镜、基特峰天文台的3.5米SIYN望远镜及亚利桑那霍普金斯山上惠普尔天文台的一台多镜面望远镜所应用。

干涉量度技术是通过光波产生干涉的办法来探测非常微弱的光线。这种技术使得对光线探测的灵敏度成百倍地提高。现在，最灵敏的干涉量度装置比哈勃望远镜的光学系统还灵敏几十倍。不仅如此，干涉度量还能发现遥远天体的化学成分。应用干涉度量技术，瑞士天文学家在95年10月发现了一颗太阳系以外的行星，不久后，美国天文学家又宣布发现了另外两颗行星，并且探测到这两颗行星上有水的存在。这表明地外生命是可能存在的。行星探测一直是一个天文学中的难题，原因是行星太暗了。它们反射的光会被明亮的恒星所淹没。干涉量技术使探测太阳系外的行星成为现实。太阳系外行星的发现，被认为是近十年来最重要的天文发现。