□作者: Ｗ•韋特•吉布斯
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當玻璃在羅杰•安喜爾最新的巨型鏡上冷卻，他將堅持提升望遠鏡的設計。他的下一台望遠鏡，甚至有可能在茫茫的宇宙中，尋找類似于地球的行星。 
1984年，天文學家羅杰•安吉爾(RogerAngel)創建了亞利桑那大學史都華天文台鏡片實驗室。不久，他就把一些盛著奶油凍的派萊克斯玻璃杯扔進後院的熔爐中，想摸索一下硼 玻璃是如何熔化的。從此，他就一直在“玩火”。在圖森市7月一個炎炎夏日，他的第七塊巨型鏡片在重達200噸的旋轉爐中成形。該旋轉爐安裝在校園橄欖球體育場下面，經過一周的加熱，爐中的硼 玻璃塊已經達到1170℃，開始熔化，熔化的玻璃液被澆灌到幾個六角柱形鑄模中，以鑄成一個重達21噸的蜂窩結構，其直徑達到8．4米，高約1米，各處的厚度均不超過3厘米。
安吉爾通常都呆在控制室里，緊張地注視著熾熱發紅的圓盤傳送帶，它每分鐘轉動5次，這個轉速剛好能夠把玻璃蜂窩結構的固體頂部拉制成理想的圓滑曲面。畢竟，對安吉爾來說，這個過程既代表著天文學也代表著巨型麥哲倫望遠鏡(GMT)的新紀元誕生，這台巨型望遠鏡由7塊巨型鏡片組合而成，具有復雜的控制機制，性能將勝過哈勃太空望遠鏡。安吉爾他們第一次澆鑄這麼大尺寸的鏡片時，鑄模泄漏了兩噸玻璃，使工作耽擱了數月。安吉爾解釋說，麥哲倫望遠鏡的第一塊鏡片制作很難把握，因為“要把它彎曲成一種高難度的極端形狀，以前從未有人制作過這麼大尺寸且又是這種形狀的鏡片”。
但是當天上午，安吉爾不得不離開控制中心，匆匆趕往一家旅館，到那里去說服掌管科學基金的某些豪客，讓他們相信這台巨型麥哲倫望遠鏡價值4億美元。巨型麥哲倫望遠鏡的合作伙伴——卡內基天文台台長溫迪•弗里德昱(WindyFriedman)說，她對安吉爾和他的鏡片澆鑄能力充滿信心。身為宇宙學家，弗里德曼渴望使用這台巨型望遠鏡，揭開關于恆星和星系形成之前的“暗能量”和“黑暗時代”的未解之謎。但是，這些並非是令安吉爾最興奮的問題。
“我參與此事，是因為我們在過去的兩千年里一直在尋找另一個地球，而這個望遠鏡看來有可能首次找到圍繞其他恆星運行的類地球行星”，因為在美國生活了近40年，他的英國口音已經略有改變，“你現在可以坐下來，認真計劃你需要哪種望遠鏡來使類地球行星成像並接收其光譜”，以便尋找液態水和外星生命的化學信號。
安吉爾在拿出巨型麥哲倫望遠鏡的基本設計前，就做了一些這方面的計算，他預測︰只要有一點點運氣再加上奇妙的技術，也許就能從恆星的閃光中得到類地球行星的證據。他那具有非常規特性的設計方案，就是把這些初級聚光鏡布置成雛菊花瓣的結構，周圍的6塊鏡片圍繞著中心的一塊，形成對稱，每一塊鏡片在形狀上都明顯偏向一方。加州理工學院擁有兩台直徑達到10米的凱克望遠鏡，它們是目前世界上最大的望遠鏡。但是采用這種裝配方式，巨型麥哲倫望遠鏡所收集的恆星之光，將會是任何一台凱克望遠鏡的4．6倍。
為了抓拍這樣一些行星的清晰照片，巨型麥哲倫望遠鏡將采用先進的自適應光學系統成像，圖像的清晰度是哈勃望遠鏡的10倍。每一塊初級聚光鏡將把收集到的光子聚焦在一塊直徑為1．1米的獨立二級反射鏡上一塊連接著672個觸發器的薄膜。然後，計算機將通過每秒1000次的微調來適應每一塊二級反射鏡的形狀，以抵消大部分的大氣模糊效應。去年夏天，安吉爾及其同事在這台多鏡片望遠鏡上安裝了一套類似的自適應光學系統，並通過演示證明它能把這台儀器的分辨率提高到其理論最大值。
“當我們開始介紹巨型麥哲倫望遠鏡計劃時，很多人告訴我們說這根本行不通。”史都華天文台台長彼得•A•施特里特馬特(Peter
A．Strittmatter)說。安吉爾在20年前曾遭到過同樣的懷疑，當時他和同事尼克•伍爾夫(NickWoo，K)首次提出采用蜂窩結構制作大尺寸聚光鏡，這個戰略方案能將望遠鏡的重量降低4／5，在夜間氣溫下，半小時之內也能把鏡片固定好。
但事實證明這個想法是可行的︰作為證據，弗里德曼指著麥哲倫雙筒望遠鏡(它是巨型麥哲倫望遠鏡的前身，裝備了兩塊安吉爾在10年前制作的鏡片，如今在智利安第斯山脈的—個山頂上工作)聲稱︰“它們都是世界上最好的自然成像望遠鏡，絕無僅有。”然而，制作這樣的鏡片非常復雜，亞利桑那鏡片實驗室仍然是世界上唯一一家能制作這種形狀且又是大尺寸鏡片的機構。
盡管巨型麥哲倫望遠鏡不乏大名鼎鼎的合伙者支持，包括卡內基研究所、哈佛—史密松天體物理中心和5所重點大學，但它同樣要與其他幾個巨型望遠鏡項目競爭資助。比如其中一個是按比例放大凱克望遠鏡的分段式鏡片設計，加州理工學院和其他機構想建造一台直徑30米的凱克望遠鏡；另一個是歐洲南方天文台正在制定的計劃，該計劃將斥資12億歐元來建造直徑為100米的OWL——超大型天文望遠鏡。
安吉爾說︰“也許角逐會異常激烈，因為只有一家能得到資助。”他稱︰“為了搶佔先機，巨型麥哲倫望遠鏡的支持者選擇了將2000萬美元的啟動資金幾乎全部用于這台望遠鏡的第一塊非軸心鏡片上。他說︰“所有其他正在考慮建造真正大型望遠鏡的組織，還在起草談判要點，我們已經率先做出了實際行動。”
這個障礙差不多已經排除，安吉爾開始把注意力轉向別處。弗里德曼說︰“等別人進入設計階段時，羅杰已經轉到下一件令人興奮的事情上去了。他滿腦子都是創新望遠鏡建造方式的想法。”現在，那些想法已經涉及安置在外層空間、地球兩極和月球上的大型望遠鏡。
在最近的文章中，安吉爾把南極中部一片海拔3300米、稱之為“圓頂C”的高原吹捧為近乎理想的觀測點。他熱情地說︰“與地球上任何其他地點相比，在圓頂C，對于所有以地面為基點的天文學重要因素都要好一倍以上。”去年，那里的極地基地竣工，成為人類的邊遠前哨中平均刮風最少、溫度最低和空氣最干燥的地方。盡管美國國家科學基金會最近拒絕了在南極建造一台直徑為2米的望遠鏡的建議，但是安吉爾仍然堅持他的想法。他爭辯說︰“在那里建造一台直徑為100米的望遠鏡，效果堪與在太空里觀測媲美。”
當然，太空也有誘人的地方。據安吉爾分析，如果能在月球南極附近的一個火山口，用旋轉式液體池作為反射鏡，建造一台直徑為20米的月球望遠鏡將會有諸多優點。他承認︰“在月球上安裝東西的想法使大多數天文學家感到緊張，因為這意味著騎在虎背上。”但是通過長期觀測月亮上方的同一片天空，這樣的一台望遠鏡有可能窺視到可視宇宙的真實邊緣。
即使巨型麥哲倫望遠鏡得到資助，要在下一個10年的中期之前看到它接收的第一束光也未必可能。安吉爾現年64歲，想要活著看到自己那些雄心勃勃的設計得以完成，希望比較渺茫。但他毫不在乎，他說︰“這就像建造教堂一樣，這麼宏大的工程，你不能奢望在活著時看到它完成。”(譯／徐彬)
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文章作者:Ｗ•韋特•吉布斯
責任編輯:skylook
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