中國架起世界光譜望遠鏡之王等二則

24塊造價昂貴的六邊形反射鏡，像被“上帝之手”桑控，任意變幻鏡面形狀；每塊對角徑1.1米、厚25毫米的鏡面，竟也能神奇地凹凸變形。這是世界上最強大光譜巡天望遠鏡的核心組件，采用的是中國人開創(chuàng)、全球獨一無二的鏡面自動拼接兼具變形高難度技術。

總面積20平方米的巨大反射鏡自動拼接、變形的目的，是為了精確指向不同高度或位置的天體，配合50米長的鋼筋混凝土巨型“鏡筒”以及另一端同樣拼接而成的30平方米主鏡，這個建在距北京城東北170公里一座山上的超級望遠鏡即將開始對浩瀚星空進行“戶口普查”。

中國科學院國家天文臺興隆觀測基地的“大天區(qū)面積光纖光譜天文望遠鏡”日前通過了國家驗收。

這座耗資2.35億元人民幣、貌似導彈發(fā)射架的超級望遠鏡，最高處超過15層樓，由口徑3.6米的反射施密特改正鏡、口徑4.9米的球面主鏡和焦面組成光學系統(tǒng)。成像的焦面上裝著4000根可自動定位的光纖，連接16臺光譜儀實時記錄數(shù)據(jù)。望遠鏡每次夜間觀測1.5小時，最多可獲得4000條天體光譜。

光譜是天文學家讀懂不同天體化學組成、密度、大氣、磁場信息的鑰匙。人類成像巡天活動記下數(shù)百億天文目標，僅萬分之一已測過光譜。絕大多數(shù)遙遠天體，依然是“知其然而不知其所以然”。

超級望遠鏡項目總工程師崔向群說：“未來3到5年，科學家將用它獲得2.4萬平方度范圍內250萬顆恒星、250萬個星系、150萬個亮紅星系、100萬個類星體的光譜數(shù)據(jù)。”

中國的這項天文觀測計劃雄心勃勃，旨在深入認識暗物質、暗能量、星系形成和演化。崔向群說：“在同一塊大鏡面上采用可變形薄鏡面主動光學技術和拼接鏡面主動光學技術，在一個光學系統(tǒng)中同時采用兩塊大的拼接鏡面，4000根光纖高精度控制定位，都是世界首創(chuàng)。”

國際主動光學技術權威雷·威爾遜評價：“中國的新設備是主動光學技術最先進和雄心勃勃的應用。”

超大容量五維光盤存儲技術問世

傳統(tǒng)的DVD和CD以二維方式將數(shù)據(jù)存儲在其表面，而全息光盤則是以三維方式存儲數(shù)據(jù)。現(xiàn)在，研究人員首次宣稱研制出一種五維光學材料，能在多個維度存儲數(shù)據(jù)，并對激光的不同波長和偏振作出響應。該種新型光學響應材料可使現(xiàn)今DVD大小的光盤的存儲容量提高4個數(shù)量級，超過2000倍，一張光盤上將能存儲兩三百部高清電影，預計將在醫(yī)療、金融、軍事、安全編碼和銀行等需要數(shù)據(jù)加密的領域獲得廣泛應用。

該種材料是由澳大利亞斯溫伯恩科技大學微光電中心主任顧民等人開發(fā)的，由懸浮在玻璃基板上透明塑料板內的金納米棒層組成，在材料的同一區(qū)域內多種數(shù)據(jù)圖案可在互不干擾的情況下被讀取和刻寫。

新增加的兩維指利用光的波長的“色維”和利用光的偏振的“偏振維”，增加的這兩維是導致光盤存儲容量大幅增加的關鍵。利用光的偏振特點可使光盤錄制多層不同角度的信息，而且各層信息之間不會產(chǎn)生干擾。澳大利亞研究人員已經(jīng)能夠利用3種波長和2種偏振光，在同一區(qū)域刻寫6種不同的圖案，通過將數(shù)據(jù)寫入多達10個納米棒層的堆棧，研究人員已將每立方厘米的數(shù)據(jù)存儲密度提高到1.1萬億字節(jié)，記錄速度高達每秒1吉字節(jié)。

顧民稱，該技術允許每個字節(jié)數(shù)據(jù)以一個激光脈沖來記錄。寫入激光可熔化并重塑這些不到100納米長的金納米粒子。這些變化會影響到納米棒與來自激光成像系統(tǒng)的激光之間的相互作用，允許數(shù)據(jù)被讀取。