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地面上的望远镜，比太空里的哈勃还强？( 二 )


作为巨人家族其中一员，巨型麦哲伦只能排老三。
GMT 包含七个直径 8.4 米的主镜，一片中央主镜片，6 片离轴镜片，像花朵一样的排列方式，6 个环绕在四周的镜片能够观察到中心镜片不能观察到的任何角度的光线。因此，这种设计令这台望远镜将形成 24.5 米直径的集光区域，这样的集光能力足以在近 160 公里（100 英里）外看到刻在硬币上的火炬。而如今地面上最大的光学望远镜是凯克 10 米级望远镜，可以从 10 公里外读出报纸上的标题文字。
地面上的望远镜，比太空里的哈勃还强？
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麦哲伦巨型望远镜片排列方式效果图｜GMT 官网
如此大的镜片，制造时间相当漫长，刚铸造完成的第六面镜子，站在边缘时约有两层楼高，为 GMT 进行镜子制作的是亚利桑那大学镜头实验室——世界上最大的望远镜镜头制造领军者。纯手工制作的每一面镜子，都需要 20 吨硼硅盐酸玻璃来铸造，耗费将近三个月的时间铸造完成后，还需要大约 6 个月的时间来冷却。随后需要经历耗时两年的抛光过程，弯曲成一个精确的形状。最终使得每一面镜子的表面光学精度小于人类头发宽度的千分之一，新冠病毒颗粒的 5 分之一。
其实从 17 世纪开始，人们一直在追求更大的口径。
但传统方法下的大口径受到当时的技术限制，制作出的镜片十分厚重，为了维持表面形状，避免自重过大等原因带来的变形，口径也相应受到限制。
80 年代后，更轻薄的镜面制作、分割镜面以及主动光学技术出现。薄镜面主动光学就是用一个动态支撑系统来进行控制主镜形状，通过改变主镜形状来补偿由于外界力量，像风、重力等带来的扭曲，从而维持最佳成像状态。从此，光学望远镜有了向更大口径前进的条件。
躲过了口径上的限制，是所有地面望远镜都会遇到的问题——大气。同样的，口径越大，集光过程中受大气湍流的影响也就越大，眼前的「雾霾」会更重。对此，自适应光学系统的出现则相当于给望远镜戴上了一副矫正「眼镜」。自适应光学是一种智能的精密仪器，系统中的波前传感器可用于检测光波的失真，然后再对图像实时计算和校准，镜片的厚度可以自动变形，用来应对地面望远镜遇到的大气湍流问题。
地面上的望远镜，比太空里的哈勃还强？
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巨型麦哲伦望远镜其中一面镜子正在制作中｜GMT 官网
极大望远镜计划中的这些「巨人」全都采用分割式镜片来组成主镜，配备更强的自适应光学系统，用来减少由于大气层干扰引起的图像失真，捕捉到比目前更清晰的星体图像。
目前 39 米口径的欧洲极大望远镜和位于夏威夷的 30 米望远镜都正在建造中，因为工程量巨大，加上新冠疫情的影响，预计完工时间在不断推迟。虽然排行老三，但作为巨人家族中第一台开始施工，也是完成进度最高的超大型地面望远镜，巨型麦哲伦如果按计划顺利投入使用，将成为世界上最大的光学望远镜。
仰望星空距离人类第一台望远镜发明至今，已经有 400 多年。
在漫长的发展过程中，从单片发展到多片，从地面观测发展到上天巡视，从最初只有 4.2 厘米，到如今"世界上最大的天文望远镜"的称号数易其主。不仅是利用人眼可见的可见光进行观测，现代望远镜同时利用了射电波和×射线来探测宇宙的奥秘，但不论是地面望远镜还是太空望远镜，射电望远镜还是光学望远镜等等，它们最终的目标都是浩瀚的宇宙。
告别过去人们只能用肉眼进行天文观测，望远镜成了人类探索宇宙最有效的电子「眼睛」。
太空望远镜曾经一度打破了人类对宇宙的认知，那些夜空中人眼无法观测到的灰暗部分，被拍摄成清晰的图片传回地球，引来一片惊呼，但是这还远远不够。
3 月 7 日，NASA 对外官宣称哈勃望远镜在再一次进入了安全模式。外界一直好奇哈勃究竟还能正常运行多久，可以肯定的是已经超额完成任务的它离退休不远了。与此同时，詹姆斯韦伯望远镜迎来好消息：已经完成了最终的功能测试，预计将在今年 10 月份发射。这个 NASA 和欧空局最初预算 5 亿，最终完工耗资将近 100 亿美元的太空望远镜项目，尽管发射时间一再推迟，但它将会帮助我们洞察宇宙的过去：从大爆炸之后的第一缕光，到银河系的形成和演变。
地面上的望远镜，比太空里的哈勃还强？
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巨型麦哲伦望远镜渲染图｜GMT 官网
而目前预计 2029 年投入使用的 GMT 也将会透过朦胧的大气层，在加速膨胀的茫茫宇宙中，担负探寻宇宙中恒星和行星系的生成、黑洞和暗物质的奥秘，以及银河系的起源等重任。

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