工程奇迹:为巨型麦哲伦望远镜铸造的第六面镜

  麦哲伦巨型望远镜宣布制造出世界上最大的七块整体镜中的第六块。这些反射镜将使天文学家比以前的任何其他光学望远镜都能更深入地看到宇宙。第六块8.4米(27.5英尺)的镜子(当站在边缘时大约高两层)是由亚利桑那大学的Richard F. Caris镜子实验室制造的,将需要近四年的时间才能完成。镜面铸件被认为是现代工程的奇迹,通常以与来自世界各地的参加者一起举行的大型现场活动来庆祝。由于冠状病毒大流行,为了保护实验室的10人镜面铸造小组的健康,第六面镜子的工作开始在关门的地方进行。

工程奇迹:为巨型麦哲伦望远镜铸造的第六面镜

  麦哲伦巨型望远镜项目经理詹姆斯·范森说:“望远镜最重要的部分是它的聚光镜。” “镜子越大,我们对宇宙的了解越深,可以观察到的细节越多。巨型麦哲伦望远镜的独特主镜设计由世界上最大的七面镜组成。铸造第六面镜是朝着完成迈出的重要一步。一旦投入使用,巨型麦哲伦望远镜将产生比哈勃太空望远镜清晰十倍的图像。这些镜子的发现将改变我们对宇宙的理解。”

  在亚利桑那州的理查德·F·卡里斯镜实验室铸造巨型镜的过程涉及熔化将近20吨(38,490磅)的高纯度,低膨胀硼硅玻璃。(称为E6玻璃)放入世界上唯一的旨在为望远镜投射巨型镜的旋转炉中。在熔化过程的高峰期,熔炉以每分钟五转的速度旋转,将玻璃加热到1,165摄氏度(2,129华氏度)约5个小时,直到液化到模具中为止。峰值温度事件称为“高火”,发生在2021年3月6日。镜子进入一个月的退火过程,在此过程中玻璃被冷却,同时炉子以较低的速度旋转,以消除内部应力并强化玻璃。玻璃。冷却到室温还需要1.5个月。这种“旋转铸造”工艺使镜面具有特殊的抛物线形状。冷却后

  Buell Jannuzi说:“我为镜实验室的运作如何适应大流行感到非常自豪,这使我们才华横溢的Richard F. Caris镜实验室的成员能够安全地继续为巨型麦哲伦望远镜生产镜,” Buell Jannuzi说。 ,亚利桑那大学的管家天文台所长和天文学系系主任。

  前两个巨型反射镜完工并存储在亚利桑那州的图森,第六个反射镜与其他三个反射镜在镜像实验室的各个生产阶段结合在一起。第三面镜的前表面抛光已达到70纳米的精度,距完成不到一年。第四面镜已完成背面抛光,并安装了负载分布器,以允许在操作过程中操作该镜。第五个镜子于2017年11月投产,第七个镜子预计于2023年投产。此外,计划制造第八个备用镜,可在需要维护另一个镜时更换该备用镜。

  在2020年代后期,这些巨型镜子将被运送到超过8100公里(5,000英里)的巨型麦哲伦望远镜在拉斯坎帕纳斯天文台的智利阿塔卡马沙漠的未来家中,海拔超过2500米(8,200英尺)。该站点以晴朗的天空,低光污染和稳定的气流而产生,是地球上最好的天文站点之一,可产生异常清晰的图像。此外,该网站南半球的位置使人们可以通过巨大的望远镜到达银河系中心,这是令人感兴趣的,其原因有很多,其中包括它是最近的超大质量黑洞的所在地以及许多最有趣的地方附近的星系。南半球也是一些其他波长的最强大观测站的所在地,使其成为进行协同科学观测的理想地点。

  巨型麦哲伦望远镜完全投入使用后,其七个反射镜阵列将具有368平方米(3,961平方英尺)的总集光面积-足以看到将火炬刻在接近160公里(100英里)的一角硬币上。这样的观察力比著名的哈勃太空望远镜大十倍,比备受期待的詹姆斯·韦伯太空望远镜大四倍,詹姆斯·韦伯太空望远镜有望在2021年下半年发射。镜子也是光学设计的关键部分,这使得麦哲伦巨型望远镜成为可能。拥有任何超大型望远镜的最广阔视野(ELT)在30米级别中。独特的光学设计将使巨型麦哲伦望远镜成为利用镜面收集的每个光子的光学效率最高的ELT-仅需两次反射即可将光引导至广角镜,而仅需三次反射即可提供光线照射到使用小视野和最高空间分辨率的仪器上。

  丽贝卡·伯恩斯坦(Rebecca Bernstein)说:“集光能力,效率和图像分辨率的这种前所未有的结合,将使我们能够在天文学的所有领域取得新发现,特别是需要最高空间和光谱分辨率的领域,例如寻找其他地球。”麦哲伦巨型望远镜的首席科学家。“我们将拥有独特的高分辨率研究行星的能力,这是了解行星是否具有像我们地球一样的岩石成分,是否包含液态水以及其大气中是否包含正确的分子信号来指示存在的关键生活。”

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