歐洲極大望遠鏡

2025年5月，位于智利阿塔卡馬沙漠海拔3046米處的歐洲極大望遠鏡為穹頂安裝了巨型滑門。這標志著這臺建造中的紅外和可見光天文望遠鏡的穹頂結(jié)構(gòu)已基本完成封頂，并有望于2029年正式啟用。

歐洲極大望遠鏡的科技含量

來自歐洲的極大望遠鏡（ELT）建造于智利。智利的阿塔卡馬沙漠常年干燥、空氣潔凈、氣候穩(wěn)定、光污染影響小，特別適合天文觀測。世界知名的天文機構(gòu)——歐洲南方天文臺（ESO）跟智利達成合作，并決定在其阿塔卡馬沙漠建造ELT。當前，ELT建造已持續(xù)12年以上，預(yù)算達13億歐元，預(yù)計至少可使用30年。

ELT為光學望遠鏡，主鏡口徑為39米（原計劃主鏡為100米口徑，但因技術(shù)難度和耗資過大而改為39米口徑），穹頂高為80米。不少讀者熟知的我國貴州的球面射電望遠鏡（FAST）為500米口徑。

宇宙天體會發(fā)射多種不同的電磁波，并可通過不同的科技去檢測。科學家需要通過多種方式互補才能全面探測宇宙。ELT可以細致地觀測和分析天體，而FAST能用于掃描宇宙中物質(zhì)分布、檢測脈沖星、聆聽宇宙的無線電信號等，可謂各有所長。

作為兩種不同性能的望遠鏡，光學望遠鏡和射電望遠鏡的區(qū)別在于：光學望遠鏡是觀測可見光以及紅外線、紫外線的，而射電望遠鏡是用來接收無線電包括微波信號的。

射電望遠鏡工作頻段低，能檢測比較冷暗的天體和星際物質(zhì)，穿透力更強；但是，同口徑下角分辨率要比光學望遠鏡低很多。因此，F(xiàn)AST雖然有500米口徑，可角分辨率只有2.9角分左右；而39米口徑的ELT的理論角分辨率達5毫角秒，也就是說ELT比FAST清晰34800倍，比哈勃空間望遠鏡（HST）清晰20倍（哈勃空間望遠鏡理論角分辨率近0.05角秒，實際上，受光學加工、裝調(diào)誤差等因素影響，實際空間分辨率約為0.1角秒）。

ELT的集光面積達978平方米（相當于4座網(wǎng)球場），比人眼靈敏1億倍，比人類最早用來觀測天體的伽利略望遠鏡強800萬倍。ELT由5面不同的反射鏡構(gòu)成，由于過于巨大而被分成798面子鏡拼合制造，總共使用了40噸微晶玻璃。子鏡的對齊精度達幾十納米，是人類發(fā)絲粗細的萬分之一。ELT的主體結(jié)構(gòu)裝上所有鏡片和儀器后更達到了4600噸，相當于8架A380巨型噴氣式客機，其還對精確度、穩(wěn)定性要求極高，從而抵御溫度變化以及風、地質(zhì)活動等干擾。ELT擁有巨大的穹頂，人們從入口通過內(nèi)部通道走到頂點一般大約需要30分鐘。

歐洲極大望遠鏡的裝備及其用途

ELT目前計劃配備六大儀器，分兩個階段裝配，它們分別是：縮寫簡稱為HARMONI新型積分視場可見光與紅外線光譜儀，能以前所未有的精度解析并測量天體的光譜，以揭示其背后的奧秘。縮寫簡稱為MICADO的先進高分辨率近紅外相機，觀測效果比韋伯空間望遠鏡更清晰更靈敏?？s寫簡稱為MORFEO的自適應(yīng)光學矯正儀，雖然不是直接觀測的儀器，但特別重要，它能用激光探測地球大氣造成的干擾，并用可變形鏡面予以實時糾正補償，使得觀測清晰度大大提高，且不亞于大氣層外的空間望遠鏡。縮寫簡稱為METIS的中紅外成像和光譜儀，由兩個獨立的封裝在低溫制冷箱里的儀器組成，非常適合用來研究太陽系內(nèi)外各種天體從行星的形成到恒星的演化過程?？s寫簡稱為ANDES的廣譜高分辨率光譜儀，它特別擅長分析遙遠天體上的化學成分，諸如太陽系外行星上的生命化學跡象、尋找宇宙第一代恒星以及精確測量宇宙膨脹情況?？s寫簡稱為MOSAIC的多目標光譜儀，它最多可同時測量近200個天體的光譜，特別適合用于掃描盤點遙遠的早期宇宙中的物質(zhì)和天體，以便科學家研究宇宙的演化發(fā)展、銀河系如何誕生等過程。據(jù)悉，后續(xù)ELT還會更新加裝更多其他科學儀器。

ELT的主要科學用途包括：用于研究宇宙學（暗物質(zhì)、暗能量）、星系形成與演化、恒星形成及演化、系外行星、太陽系天體以及黑洞等。

觀測太陽系的任務(wù)包括：研究小行星、彗星、矮行星等太陽系小天體，去探測它們的各種特性以描述它們的起源和性質(zhì)并完善太陽系形成的細節(jié)，其或許有助于未來人類對之進一步探索和開發(fā)利用。拍攝和分析其他天體的天然衛(wèi)星，特別是可能存在生命的木衛(wèi)二、土衛(wèi)二、土衛(wèi)六等。ELT還能觀測研究其他行星的大氣層，從熱門的火星到遙遠的巨行星，能夠利用其了解行星上面的氣象情況和大氣成分變化等，對于目前暫時未駐留航天探測器環(huán)繞的土星和天王星、海王星的研究至關(guān)重要。此外，還有其他廣泛的觀測，比如將ELT用來拍攝火星，其清晰度最高可達1.35千米/像素。

太陽系外行星方面，ELT可用前所未有的精度尋找太陽系外類似地球的巖石行星并且直接成像以精確測量分析從大氣到地表的光譜。這將有助于人類發(fā)現(xiàn)宜居的第二地球，并且檢測上面的環(huán)境情況和可能存在的生命的特征。此外，ELT還可用來觀測年輕恒星周圍孕育行星的原行星盤，研究行星以及生命的起源。

對其他恒星的觀測研究也是天文望遠鏡的重要用途。其使命包括：研究恒星及其附屬的行星的形成，以及恒星隨后的演化過程，例如膨脹、氦閃、超新星爆發(fā)等整個過程以及后果。

觀測研究黑洞也是ELT的科學熱點，包括研究銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞、尋找球狀星團里中等質(zhì)量黑洞、探索研究河外星系的黑洞等。

觀測遙遠的河外星系也是ELT的主要科學任務(wù)之一。其重點包括觀測河外星系，了解它們?nèi)绾涡纬珊脱莼瑢ふ矣钪孀钤缧纬傻男窍怠⒂^測星系之間稀薄的星際介質(zhì)有助于研究星系形成和分布等問題。

研究暗物質(zhì)、暗能量的宇宙學屬于科技前沿，ELT同樣也擅長觀測研究這一領(lǐng)域。通過光譜儀高精度測量遙遠天體的紅移量，能幫助科學家更準確地了解宇宙膨脹的情況，從而研究驅(qū)動宇宙膨脹的暗能量線索。ELT還能通過觀測遙遠星系中可見天體物質(zhì)的數(shù)量以及精確測量其運動情況等來研究暗物質(zhì)的情況，從而掌握遙遠星系中暗物質(zhì)的比例和暗物質(zhì)暈的造型。

未來ELT在長期的觀測中可能會有各種意想不到的發(fā)現(xiàn)，諸如新類型的天體、新的物理現(xiàn)象等。它獲得的科學成果或許會給我們帶來新的應(yīng)用原理，甚至令人類改寫以往的教科書?？傊?，未來ELT拍攝的空前精美的宇宙奇景將有助于科學家們進一步探索宇宙的奧秘，有助于他們不斷造福人類。

編輯：黃靈" " yeshzhwu@foxmail.com