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全球最大光学望远镜修建 国产激光器首次用于顶尖科研

2013-05-02 09:30
华静一
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  ——近日,美国夏威夷国土资源部董事会批准了美国加州理工和加州大学打造30径望远镜(TMT)的提议。这架全球最大的光学望远镜将于2014年开始在夏威夷莫纳克亚火山顶修建,加拿大、日本、中国、印度的国立天文机构加入了该项目。

  中科院国家天文台台长助理、TMT项目部经理薛随建日前对科技日报记者表示,TMT将为天文望远镜400多年的发展树立新的里程碑,中国参与该项目,可以分享国际顶尖设备的管理、运行和相应份额的使用权益,使我国天文学家与世界一流天文学家站在同一起跑线上,用最先进的望远镜开展前沿的天文研究。同时,国家天文台联合中科院有关院所承担了TMT主光学系统、激光引导星系统、激光器系统等多项核心技术研发工作,不仅为该项目的推进作出了重要贡献,也通过该项目使我国相关领域技术水平得到快速提升。

  TMT将是前所未有的天文探测工具

  夏威夷莫纳克亚火山可谓世界天文观测的“圣地”,它海拔4205米,远离城市污染和照明干扰,一年中有300多天视野清晰,为天文观测提供了良好条件。目前,共有12架世界一流的天文望远镜建在这里,包括两座当今世界最大的地基光学望远镜——口径直径10米的凯克望远镜。

  即将在此开建的TMT显然更引人注目。据介绍,TMT的主镜直径为30米,由492面对角直径为1.4米的六角形子镜面拼接组成,可提供9倍于凯克望远镜的集光本领,其图像分辨率也比当前所能达到的最高分辨率高出3倍。根据观测目标和方法的不同,它的探测深度将是当代望远镜的10—100倍,可以观测距离地球130亿光年的宇宙区域景象以及宇宙早期形成的星体和星系,有望帮助科学家在揭示暗物质和暗能量的本质、探测宇宙第一代天体、理解黑洞的形成与生长、探察地外行星等前沿科学领域取得重大突破。

  薛随建表示,TMT集成了当代大口径望远镜最顶尖的高新技术,包括拼接式主镜、自适应光学、以及无缝切换使用的科学设备等。这些高新技术,将使TMT成为前所未有的天文探测工具。

  中国承担多项核心技术研发任务

  近年来,世界各国对天文学越来越重视,提出了各类大型天文观测设备的建设方案及规划,中科院国家天文台对此一直关注。经过论证,中国于2009年提出参与TMT项目意愿。

  随着项目合作的推进,中国科学家承担了多项重任。

  薛随建说,国家天文台及南京天光所,联合中科院长春光机所、光电所、理化所等单位,“自带干粮”开展了多项核心技术研发工作。“这使中国成为该项目中的实质研发合作成员之一。”

  据介绍,国家天文台南京天光所主要负责TMT主镜子镜单元高精度磨制技术的研发,以及部分子镜的加工任务。薛随建说,TMT主镜拼接精度要求极高,需达到光照上去看不到接缝的程度。我国通过2008年完成的LAMOST望远镜项目,对此已有技术储备。同时,该所还参与了TMT“首光”科学仪器的设计研发工作。TMT开始科学观测的初期,将先安装3台“首光”设备,包括红外成像摄谱仪、红外多目标摄谱仪和宽视场光学摄谱仪。这些设备能充分利用TMT的高灵敏度及高分辨率,提供前所未有的成像能力,是TMT项目的亮点之一。

  长春光机所主要负责TMT第三镜及其驱动机构的设计、制造工作。TMT的光路结构极具特色——来自遥远天体的星光先被具有主动光学功能的主镜收集,汇聚到副镜,再反射到可以360度转动的第三镜,最后被送入装有自适应光学矫正系统的科学仪器中。这种特殊的结构使TMT在持续观测、切换设备、更换子系统时更方便,帮助天文学家在更短时间内进行更多不同类型的观测。而起着主要传输作用的第三镜,在光学精度、机械精度等方面均面临世界级挑战。

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